EP1338884B1 - Roller test bench for motor vehicles - Google Patents

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EP1338884B1
EP1338884B1 EP20030001227 EP03001227A EP1338884B1 EP 1338884 B1 EP1338884 B1 EP 1338884B1 EP 20030001227 EP20030001227 EP 20030001227 EP 03001227 A EP03001227 A EP 03001227A EP 1338884 B1 EP1338884 B1 EP 1338884B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roller
string
dynamometer according
rollers
footing
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP20030001227
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1338884A2 (en
EP1338884A3 (en
Inventor
Anton Knestel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maha AIP GmbH and Co KG
Original Assignee
Maha AIP GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Maha AIP GmbH and Co KG filed Critical Maha AIP GmbH and Co KG
Publication of EP1338884A2 publication Critical patent/EP1338884A2/en
Publication of EP1338884A3 publication Critical patent/EP1338884A3/en
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Publication of EP1338884B1 publication Critical patent/EP1338884B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00Testing of vehicles
    • G01M17/007Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/0072Wheeled or endless-tracked vehicles the wheels of the vehicle co-operating with rotatable rolls
    • G01M17/0074Details, e.g. roller construction, vehicle restraining devices

Definitions

  • the invention relates to a chassis dynamometer for motor vehicles with two rotatable roller strands, the uprights have at their respective axial ends, the wheels of an axle of the vehicle respectively on a pair of rollers consisting of a foot roll of the first roller strand and a foot roll of the second roller strand stand up (Doppelrollenprüfstand).
  • chassis dynamometers are used, which enable a simulation of different driving conditions. At least the driven wheels of the vehicle stand on the crest area of each a riot roll or in the role prism of a pair of rollers.
  • the uprising rolls or the pairs of rolls are coupled to drive / deceleration machines, which correspond to the Test program generate predetermined torques or tensile forces to measure operating parameters of the vehicle, such as the performance of the internal combustion engine, or to check the functions of components, such as brakes or emission control system.
  • predetermined driving cycles are run through and acceleration or deceleration of the vehicle is simulated by the introduced torques or forces.
  • the driving speed is calculated from the integral of the force taking into account the mass m to be electrically simulated. Possibly occurring torsional vibrations in the rotation of the roller strands have no disturbing influence during integration.
  • torsional vibrations can affect the accuracy of the speed measurement and - amplified by the differentiation of the speed to calculate the acceleration - affect the force to be simulated. Since the force to be simulated or the corresponding torque is an important variable in the control of the roller drives, control problems can thus occur due to the torsional vibrations.
  • the wheels run in the roller prism of a pair of rollers and the fixation of the vehicle is less complicated than in the case of crown roller test stands.
  • the Aufstandsrollen in a Doppelrollenprüfstand usually have a significantly smaller roll diameter (eg 500 mm), while common apex rollers have a large diameter (eg 1200 mm) and a larger flywheel, the electrical mass simulation for Doppelrollenprüfconstruction is more expensive and makes increased demands on the test sensors.
  • the total translational mass of the test rig is then 1,400 kg.
  • the differential mass to vehicle mass is electrically simulated by applying Newton's second law. Now occur torsional vibrations, ie, the masses of the rollers oscillate against each other, an accurate mass simulation is compromised due to the inaccuracies in the speed measurement.
  • FIG. 6 a conventional structure for a double roller dynamometer is shown.
  • the drive motor drives the first roller train directly and the second roller train via a mechanical roller strand connection, usually a belt or a chain.
  • the shafts of the first and second roller string are usually rotatably supported by a plurality of bearings.
  • the object of the present invention is to provide a compact double roller dynamometer with reduced friction losses, in which small torsional vibrations occur and an accurate simulation of driving resistance forces or of rotating masses is possible.
  • a motor vehicle dynamometer has two rotatable roller strands with contact rollers and a roller train shaft connecting the contact rollers.
  • the contact rollers are preferably arranged on the respective axial end regions of the roller strands.
  • the wheels of an axle of the vehicle are in each case on a pair of rollers consisting of a contact roller of the first roller strand and a contact roller of the second roller strand.
  • the two roller strands are preferably arranged in parallel so that the vehicle wheels run in the roller prism of the contact rollers.
  • the uprising rollers of a roller string can be fixedly connected to each other by a rotatable shaft or coupled to the shaft via one or more couplings.
  • the diameter of the tread rolls is preferably 200 to 600 mm, with common rolls having a diameter of 20 inches or 500 mm. In the Abgasmeßtechnik roll diameters of 220 to 550 mm are common.
  • the distance between the two rollover roles of a roll strand to each other and the width of the riot rolls are sized so that vehicles with different track widths can stand up on the uprising roles. For testing all-wheel drive vehicles, two such roller sets may be provided for the two axles of the vehicle.
  • At least one drive unit is provided for driving or decelerating at least one roller train and a control unit for the drive unit.
  • the drive unit can drive or decelerate the land rolls to induce forces to simulate driving resistances on the wheels of the vehicle.
  • test conditions predetermined by the vehicle on the chassis dynamometer are passed through to determine, for example, the exhaust emissions of the vehicle or the like.
  • the drive unit is suitably designed as a DC motor, three-phase asynchronous motor or three-phase synchronous motor.
  • synchronous machines can be advantageously used to generate a predetermined torque or a predetermined speed using frequency converters.
  • control device taking into account specific vehicle data, controls the drive unit in order to release corresponding loads in the form of tractive forces on the vehicle wheels.
  • the corresponding tractive forces can be used to simulate different driving resistances, for example for gradients or gradients.
  • the control unit may further comprise input and output units for operation and for data communication and be realized for example by a process computer or a programmable controller.
  • the drive unit is arranged in a region which is bounded by the axially inner ends of the contact rollers. Due to the internal arrangement of the drive unit, a very compact construction of the chassis dynamometer is possible since no laterally projecting beyond the support rollers drive or connecting devices are provided.
  • the inventive arrangement of the drive unit of the dynamometer can be mounted, for example, on a trailer or truck, which are not much wider than the vehicles to be tested.
  • the internal arrangement of the drive unit initiates the driving force on the roller strands between the contact rollers, a torsion-resistant structure is created in comparison with the conventional in-line arrangement.
  • the introduction of the drive torque takes place centrally in the roller train.
  • the maximal Path length from the location of the force on the roller strand to the location of the load of the roller strand is inventively reduced, resulting in a reduced spring effect of the shaft and to improvements in the properties of the spring-mass system of the roller strand. If, according to the invention, the driving force is coupled centrally into the roller string, the two rotating masses of the roller strand do not oscillate in opposite phase.
  • the inventive arrangement of the drive unit the rotational or torsional vibrations of the rotating masses of the roller strands are reduced, which among other things leads to more stable speed measurements, an increase in the measurement accuracy for the acceleration measurement and an improvement of the control dynamics.
  • the regulation of the acceleration for the electrical mass simulation is thereby improved.
  • An advantageous embodiment of the invention provides to couple the drive unit via a centrally between the spacer rollers on the roller strand arranged belt connection, in particular a toothed belt with the roller strand.
  • the drive torque can be introduced in this way centrally in the roller train to reduce torsional vibrations of the contact rolls.
  • the drive unit may be arranged in the area bounded by the contact rollers in the roll strand longitudinal direction. It is advantageous if the drive unit for reasons of space is not arranged directly between the support rollers, but is located in the test stand longitudinal direction in front of or behind the roller strands.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides to arrange the drive unit between the two contact rollers of the first roller strand to initiate the driving force directly to the shaft of the first roller strand. Furthermore, it is advantageous if the axis of rotation of the contact rollers of the driven roller train coincides with the axis of rotation of a rotor shaft of the drive unit, since in the case of a common axis of rotation particularly favorable vibration and torsional properties for the roller strand and this is particularly simple.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides that the contact rollers are attached to the axial ends of a one-piece, continuous rotor shaft of the drive motor. When using an electric motor as a drive unit, the rotor shaft between the contact rollers on the rotor windings of the electric motor.
  • a one-piece design of the roller string shaft is very stable and stiff, so that little torsion and deflection occurs.
  • a roller dynamometer preferably has at least one measuring device for determining the rotational speed and / or the angular position of the roller strand. Based on the detected measurement signal, the control unit can regulate the rotational speed and / or the angular position of the insurrection wheels.
  • sensors can be attached to the contact rollers and / or the roller string shafts. Swing into the roller string, especially with centered force input the two rotating masses of the roller strand are not in opposite phase, whereby it is possible to detect the speed or acceleration of the roller train with a sensor at one end of the shaft.
  • the measurement can be carried out by means of incremental encoders or so-called sine / cosine encoders.
  • a plurality of measuring devices may be provided on any chassis dynamometer for motor vehicles whose measuring signals are superimposed, in particular by addition or averaging.
  • the measuring devices can be mounted at different locations of a roller train or on different roller strands such that interference signals occur in anti-phase on the measurement signals.
  • the measuring signals can also be appropriately phase-shifted added to suppress interference.
  • the low-frequency modulation of the speed signal about 10 Hz
  • the roller acceleration can be determined more accurately, which allows a more precise simulation of the driving resistance forces or the differences.
  • An inventive dynamometer for motor vehicles has at least one rotatable roller train with pad rollers, at least one drive unit for driving or decelerating the roller train, a control unit for the drive unit and at least two measuring devices for determining a rotational speed and / or an angular position of the roller strands, wherein at least the wheels of a Stand up axle of the vehicle on the support rollers and the control unit for suppressing disturbances in the determined rotational speed and / or angular position takes the signals of the measuring devices into account.
  • a plurality of rotational speed and / or angular position signals are detected for the at least one rotatable roller strand, on whose uprising wheels the wheels of the vehicle stand up, and optionally added out of phase.
  • At least one force or torque measuring device is provided which determines the force applied by the drive unit or the torque.
  • the force or torque measurement for example, the power consumed by the drive unit can be used.
  • a mechanical force or torque sensor such as a load cell or a strain gauge, may be provided.
  • a mechanical pulley connection in particular a belt, a toothed belt or a chain, is provided for driving the second roller strand.
  • the rotational movement of the second roller string is mechanically coupled to the rotational movement of the driven first roller string to achieve a synchronous rotation of the pad rollers. It may be particularly important to accurately synchronize the rotational movements of the respective uprights of the pairs of rollers in order to prevent slippage between the vehicle and the corresponding Aufstandsrollencru.
  • a plurality of roll strand connections can be provided.
  • a symmetrical division of the power flow from the driven roller strand to the second roller strand by the provision of two roller string connections, which are each arranged at the axially inner end of a roller pair.
  • the arrangement of the roll strand connections can be asymmetric or symmetrical to the test bench central axis.
  • a symmetrical arrangement of the roller strand connections for example symmetrical belt connections between the roller strands, leads to the reduction of torsional vibrations between the rotating masses of the rollers.
  • a high-resolution speed sensor for the roller strands can be used in each case, wherein the detected speeds or the calculated accelerations of the roller strands are averaged arithmetically in phase to compensate for the influence of torsional vibrations.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides to connect the two roller strands via a common chain or a common belt, in particular a toothed belt, with the drive unit.
  • the joint connection directs the drive torque preferably in the middle of the roller strands in this one to reduce torsional vibrations.
  • the drive assembly is conveniently located in the region between the roller strands and below the roller strands to provide a triangular arrangement for the belt connection with the roller strands. It may also be desirable to provide a double belt connection between the roller strands and the power plant to achieve uniform power transmission and reduced torsional vibration.
  • two belt connections are provided symmetrically to the test bench longitudinal axis, wherein the drive unit is arranged between the two belt connections and drives both belt connections.
  • the shaft of the drive unit may each have a pulley at both ends, on which rests the respective (toothed) belt.
  • the flywheel mass of the idler rollers of the driven roller string may be larger than the flywheel of the idler rollers of the second roller train. Due to the uneven mass distribution, the spring-mass system of the test bench and thus the vibration characteristics of the system is affected. Furthermore, the spring constant of the roll strand connection, in particular the coefficient of expansion of a belt, and the arrangement of the roller strand connection (symmetric / asymmetric) have an effect on the vibration characteristics of the test bed system. To improve the vibration characteristics of the test bench and to reduce the interference on the speed measurement, for example, 70% of the masses of the rollers in the driven roller train and 30% in the second roller train, can be provided. By deliberately influencing the vibration characteristic, it is also possible to influence interference by irregularities or vibrations and their transmission be reduced between the roller strands by the coupling of the roller strands.
  • two drive units are provided which each drive a roller train.
  • Each drive unit for example, an electric three-phase machine, accelerates or decelerates the associated role strand.
  • the respective uprising rollers of the roller strands are mounted directly on the ends of the continuous rotor shafts of the drive units.
  • a mechanical roller strand connection can be omitted.
  • the spring-mass system of this embodiment has no appreciable elastic elements. Due to the lack of mechanical coupling of the roller strands, the torsional vibrations of the test stand are reduced. Furthermore, the beaustseigenplie, especially under changing environmental conditions, and the control dynamics are improved and increases the stability of synchronization.
  • the performance of the test stand can be further increased or it is possible to provide drive units with lower power. This is particularly advantageous because there are limitations in the size of the drive units in the center motor design of the test stand according to the invention.
  • Each roller string may have a measuring device for determining the rotational speed and / or the angular position of the roller strand, in order to enable independent detection of the movement variables of the roller strands.
  • the control unit advantageously controls the rotational speeds and / or the angular positions of the two roller strands such that both roller strands have the same rotational speed and / or angular position. Since the synchronous synchronization of the contact rolls by an electrical synchronization control Without mechanical pulley connection takes place, a very high stability of the strigstseigenplie is achieved.
  • the roller dynamometer can also have two sets of two roller strands, wherein all four driven vehicle wheels stand up in each case on a pair of rollers.
  • the required for the examination of four-wheel vehicles synchronization of all insurrection wheels can be done by an electronic synchronization control of the drive units.
  • the control unit has a common actuator that drives both drive units.
  • both motors are operated with a common power unit, that is, for example, that two parallel-connected electric motors are supplied with the same control signals.
  • the speed control can adjust a predetermined value for the rotational speed of a roller strand or take into account the mean value of the rotational speeds of the two roller strands as a controlled variable.
  • the shaft of a roller strand is rotatably supported by means of suitable rolling bearings.
  • suitable rolling bearings In order to determine the forces acting on the vehicle wheels as accurately as possible, low and constant as possible bearing friction losses are required. It is therefore advantageous to heat the bearings in order to achieve constant test standstill losses even under changing environmental conditions, as e.g. occur in a cold chamber.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides to store the stator of the drive unit oscillating rotatable.
  • the stator housing aur mars on each end face a hollow pin, in which via inner roller bearings, the rotor shaft is mounted.
  • each hollow pin is mounted on a further radially outer roller bearing.
  • the torque exerted by the drive unit on the contact rollers can be detected as a reaction torque of the stator housing by a torque or force sensor.
  • the friction of the rotor shaft bearing is thus detected by the measuring device and can be automatically compensated.
  • the rotor shaft bearings are located within the measuring or control chain.
  • the stator is preferably supported via a torque arm and a Krafmeß adopted on the test rig frame. From the detected force and the dimensions of the torque arm can be determined in a simple manner the torque exerted by the pendulum rotatably mounted drive unit on the roller strand.
  • a load cell which is preferably supported floating on the frame of the test stand, are used. Due to the floating support of the load cell measuring accuracy is increased because friction and tilting can be avoided.
  • the measured torque or the determined force can be used to control the drive unit and / or to calibrate / adjust the control unit and / or to compensate for the rotor shaft bearing friction.
  • various vehicle properties, such as braking force or drive power, based on the detected torque and the force can be determined.
  • the stator can be mounted with counter-driven bearings.
  • two roller bearings are arranged coaxially with the interposition of a middle ring, wherein the center ring of the arranged on the two end faces of the drive unit bearing rotate in opposite directions to compensate for the moment generated by the rotation of the center rings.
  • the drive for the rotating center rings can either be done individually or have a single drive machine for all center rings, which drives the center rings, for example via a belt drive.
  • the outer bearing shells of the rotor shaft bearings are in a housing which is mounted on an outer bearing in the test rig frame.
  • this can also be performed as a double bearing with rotating center ring.
  • the torque of the second roller strand can be detected. Since both the bearing friction of the first driven roller train and that of the second roller train can be detected, no undefined bearing friction is present in the test bench and it is possible to compensate for the friction losses of the total test bench. This can be done by a corresponding detection of the friction loss for the respective test conditions and an adjustment / calibration of the control unit or by controlling the desired torques by the control unit.
  • a further embodiment of the invention provides that the pendulum rotatably mounted stator of the second drive unit or the pendulum rotatably mounted shaft of the second roller train acts on the force measuring device via a second torque arm. Due to the mechanical connection of the second stator housing or of the bearing housing of the second roller train with the force measuring device, a mechanical addition of the forces to the load cell can take place. By a suitable design of the torque arms bearing friction losses of the entire test bench can be detected and automatically compensated.
  • the bearings of the roller strands are arranged between the support rollers. Due to the arrangement of the drive unit in a region between the contact rollers, it is not necessary to provide bearings at the axially outer ends of the roller strands. Thus, the number of bearings and the associated bearing friction losses can be reduced. It is also possible to realize a particularly compact test bench with small dimensions.
  • the inventive arrangement of the drive unit a compact chassis dynamometer with reduced friction losses and less tendency to torsional vibrations can be achieved. Furthermore, it is possible to achieve a trouble-free detection of the roller speeds or speeds and thus a more accurate calculation of the roller accelerations for the simulation of driving resistances and / or of rotating masses.
  • the roller dynamometer according to the invention also makes it possible to detect and compensate for the variable bearing friction losses.
  • the Fig. 1 shows a schematic representation of a double roller dynamometer in mid-engine design with a drive unit.
  • the chassis dynamometer has a first roller string 1 with contact rollers 3, 4 and a second roller string 2 with contact rollers 5, 6.
  • the wheels of an axle of the vehicle to be tested are each on a pair of rollers 3, 5 or 4, 6.
  • the vehicle wheels are in the respective roller prism of the roller pairs and are accelerated or decelerated by the rotating rollers 3, 4, 5, 6.
  • To fix the vehicle on the test bench are usually in Fig. 1 Not shown holding devices provided.
  • the roll diameters of the tread rolls 3, 4, 5, 6 are preferably 20 inches (508 mm), 500 mm or 220 to 550 mm in the exhaust gas measuring technique. To measure the exhaust emissions of the vehicle this is subjected to a predetermined test cycle with defined driving resistance forces on the test bench, wherein the development of exhaust gas of the vehicle is detected by an exhaust gas measuring device.
  • a drive unit 7 is provided, which is arranged between the two contact rollers 3, 4 of the first roller strand 1. Due to the central force or torque introduction into the roll strand 1 Torsional vibrations between the contact rollers 3, 4 reduced.
  • the uprising rollers 3, 4 are attached to the axial ends of a rotor shaft 17 of the electric motor 7.
  • the motor 7 for driving the first roller strand 1 is preferably an electric three-phase motor, since this allows easy control of the speed and the torque.
  • a torque measuring device 9 is attached to the pendulum rotatably mounted drive unit 7. By measuring the torque acting on the rotor shaft 17 from the motor 7, a particularly accurate simulation of driving resistance forces can take place. Furthermore, acceleration or deceleration forces, which are introduced by the vehicle wheels on the contact rolls, can be detected and the test stand can also be used for brake testing or power measurement.
  • other uses for the dynamometer according to the invention are possible.
  • a speed measuring device 8 is provided on a contact roll 3 in order to determine the rotational speed and / or the angular position of the roller strand 1. Based on this speed signal, a control unit 16, the rotational speed and / or the angular position of the roller strand 1 regulate.
  • the roller acceleration for the electrical mass simulation can also be determined.
  • a force is determined, which is applied by the drive unit 7 via the contact rollers 3, 4, 5, 6 on the vehicle wheels to simulate a difference between the mechanical test inertia and the vehicle mass. Since the rotating masses of the insurrection rolls or their moments of inertia in relation to the other rotating masses of the test bench dominate, the latter can in the electrical mass simulation be largely neglected. Due to the large masses to be simulated in a Doppelrollenprüfstand with relatively small uprights high demands on the accuracy of the speed orceptionsmeß Nur 8. In order to achieve an accurate and temporally high-resolution speed measurement, therefore preferably sine / cosine encoders are used. The calculation of the acceleration takes place at least two hundred times per second by differentiating the detected speed.
  • the shaft 26 of the second shaft train 2 is rotatably supported by roller bearings 11, while the storage of the first roller train 1 provides a pendulum rotatable mounting 10 of the motor stator to detect the friction losses of the engine bearings by the measuring device 9 and compensate automatically. By compensating the test bench inherent losses, precise simulations of driving resistance forces under changing operating conditions are possible.
  • Roller assemblies 12, 12a connect the first roller string 1 to the second roller assembly 2.
  • the roller assembly 12, 12a can be made, for example, by a belt or a chain and drive the second roller assembly 2 in synchronism with the rotational movement of the first roller assembly 1.
  • the symmetrical connection between the roller strands torsional vibrations between the roller strands 1, 2 are reduced.
  • the Fig. 2 shows a schematic representation of a chassis dynamometer with pendulum rotatable mounting of the shaft 26 of the second roller strand 2.
  • the bearing of the shaft 26 of the second roller strand 2 can be done similar to the oscillating mounting of the stator of the motor 7.
  • a housing 13 receives the inner bearings 18 of the roller string shaft 26 and is over the outer bearing 10 a stored floating. To avoid bearing damage this outer bearing 10 a, this may be formed by a double bearing with a rotating center ring between the two bearings. To compensate for the forces and moments occurring through the rotating center rings of the double coaxial rolling bearings, it is advantageous if the middle rings are driven in opposite directions.
  • the drive of the rotating center rings can be done for example via belts that transmit a rotational movement of an auxiliary motor.
  • the oscillating mounting of the stator of the drive unit 7 can be done by means of counter-driven bearing.
  • a torque arm 14 is provided, which acts on the measuring device 9.
  • a torque arm 14 is provided, which acts on the measuring device 9.
  • a symmetrical distribution of the power flow and thus a reduction of the torsional vibrations can be achieved.
  • the vibration characteristic of the test stand can be further improved by an asymmetric mass distribution, in order to additionally reduce the torsional vibrations.
  • a favorable asymmetric mass disposition provides, for example, to arrange 70% of the masses of inertia of the insurgency rolls in the first roll strand 1 and 30% of the momentum masses in the second roll strand 2.
  • the asymmetric mass distribution reduces torsional vibrations and reduces the influence of vibrations and imbalances or irregularities on the speed measurement.
  • a second speed sensor 8a is further provided, which is arranged such that any interference occurring in phase opposition to the two speed signals occur.
  • the speed measurement can be improved and stabilized.
  • the influence of any remaining torsional vibrations between the rotating masses of the contact rollers 3, 4 in the first roller strand 1 is reduced.
  • a third speed sensor 8b is provided on the contact roller 5 of the second roller strand 2.
  • the sensor 8b detects the rotational speed of the second roller train 2, which is arithmetically averaged in the control unit 16 with the rotational speed of the first roller train 1 detected by the first rotational speed sensor 8.
  • the Fig. 3 shows a schematic representation of a double roller dynamometer with two drive units 7, 15, each driving a roller train 1, 2.
  • Each roller strand 1, 2 has its own measuring device 8, 8b for determining the rotational speed and / or the angular position of the roller strand. Based on the signals of the measuring devices 8, 8b controls the control unit 16, the rotational speeds and / or angular positions of the two roller strands 1, 2 such that both roller strands 1, 2 have a same rotational speed and / or angular position.
  • the detected speeds or the calculated accelerations of the roller strands can be arithmetically averaged.
  • the mean roller acceleration can then be used for an accurate mass simulation.
  • the stators of the two drive units 7, 15 are each rotatably mounted by means of bearings 10 pendulum.
  • a torque arm 14 connects the stator of the second motor with the torque measuring device 9.
  • the mechanical torque addition, the total torque of the drive units 7, 15 are determined.
  • separate torque measuring devices for the two roller strands 1, 2 may be provided. In this case, it is also possible to control the torques or forces of the individual roller strands 1, 2 separately.
  • both roller strands 1, 2 are mechanically decoupled, whereby the system has a lower tendency to vibration.
  • lower torsional vibrations occur because an elastic coupling between the roller strands 1, 2 is missing, the driving forces are introduced centrally into the roller strands and the maximum distance between the introduction of force into the roller string shafts 17, 26 and the load of the roller string shafts 17, 26 is reduced.
  • the Fig. 4 schematically shows a section through a roll strand.
  • the contact rollers 3, 4 are attached to the axial ends of the continuous, one-piece rotor shaft 17 of the drive unit 7.
  • the oscillating rotatable mounting of the stator housing 19 is effected by the outer roller bearings 20 which support the stator housing 19 in the test bed frame 23.
  • the rotor shaft 17 is rotatably supported in the stator housing 19 by the inner roller bearings 18.
  • the rotor windings 21 of the electric drive unit 7 are fixedly connected to a roller string shaft 17.
  • the stator windings 22 are located on the inside of the stator housing 19.
  • the stator housing 19 is supported on the test stand frame 23 via a torque arm 24 and a load cell 25.
  • the reaction torque of the stator housing 19 is detected by the force measuring device 25.
  • the rotor shaft is integrally formed with the roller string shaft 17, which leads to a torsion and low bending bearing both the drive unit 7 and the back up rollers 3, 4.
  • the Fig. 5 shows a schematic representation of a section through a roller train with double, driven storage.
  • a further rolling bearing 28 is arranged coaxially over the bearing 20 to avoid bearing damage from stationary bearings and a center ring 27 is driven between these bearings 20, 28. In this way it can be avoided that the rolling elements dig into the bearing shells or tearing off the lubricant film in the rolling bearings.
  • the Fig. 6 schematically shows a conventional double roller dynamometer with an in-line arrangement of the drive unit 7 outside the support rollers 3, 4, 5, 6. Due to the unfavorable vibration characteristics of the spring-mass system such a test bench tends to increased torsional vibrations, which in turn lead to unstable speed measurements. Furthermore, a variety of bearings 11, which result in large and unstable test standings losses. Due to the lateral arrangement of the drive unit 7, a conventional test bed has a much greater width than the vehicle to be tested and therefore can not be mounted on a truck or trailer.
  • the described measures can also be used together with other chassis dynamometers to reduce torsional vibrations or to improve the speed signals.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rollenprüfstand für Kraftfahrzeuge mit zwei drehbaren Rollensträngen, die Aufstandsrollen an deren jeweiligen axialen Enden aufweisen, wobei die Räder einer Achse des Fahrzeugs jeweils auf einem Rollenpaar bestehend aus einer Aufstandsrolle des ersten Rollenstrangs und einer Aufstandsrolle des zweiten Rollenstrangs aufstehen (Doppelrollenprüfstand).The invention relates to a chassis dynamometer for motor vehicles with two rotatable roller strands, the uprights have at their respective axial ends, the wheels of an axle of the vehicle respectively on a pair of rollers consisting of a foot roll of the first roller strand and a foot roll of the second roller strand stand up (Doppelrollenprüfstand).

Zur Prüfung von fahrdynamischen Parametern und der Abgaswerte von Kraftfahrzeugen werden Rollenprüfstände verwendet, die eine Simulation von unterschiedlichen Fahrbedingungen ermöglichen. Zumindest die angetriebenen Räder des Fahrzeugs stehen dazu auf dem Scheitelbereich je einer Aufstandsrolle bzw. im Rollenprisma eines Rollenpaares auf. Die Aufstandsrollen bzw. die Rollenpaare sind mit Antriebs-/Verzögerungsmaschinen gekoppelt, die entsprechend dem Prüfprogramm vorgegebene Drehmomente bzw. Zugkräfte erzeugen, um Betriebsparameter des Fahrzeugs, beispielsweise die Leistung der Brennkraftmaschine, zu messen oder die Funktionen von Komponenten, beispielsweise Bremsen oder Abgasreinigungsanlage, zu prüfen. Während der Simulation auf dem Prüfstand werden vorgegebene Fahrzyklen durchlaufen und eine Beschleunigung oder Abbremsung des Fahrzeugs durch die eingeleiteten Drehmomente bzw. Kräfte simuliert.To test driving dynamics parameters and the emission values of motor vehicles, chassis dynamometers are used, which enable a simulation of different driving conditions. At least the driven wheels of the vehicle stand on the crest area of each a riot roll or in the role prism of a pair of rollers. The uprising rolls or the pairs of rolls are coupled to drive / deceleration machines, which correspond to the Test program generate predetermined torques or tensile forces to measure operating parameters of the vehicle, such as the performance of the internal combustion engine, or to check the functions of components, such as brakes or emission control system. During the simulation on the test bench, predetermined driving cycles are run through and acceleration or deceleration of the vehicle is simulated by the introduced torques or forces.

Zur Anpassung der rotierenden Drehmassen des Prüfstands an unterschiedliche Fahrzeugmassen können unterschiedliche Schwungradsätze, mit denen die Fahrzeugmassen simuliert werden, durch Kupplungen an die Rollenstränge angekoppelt werden. Die eigentlichen Drehmassen der Rollen sind in der Regel gegenüber den dominanten Schwungrädern relativ klein. Die Fahrzeugmasse bzw. dessen Massenträgheitsmoment sollte mit der translatorischen Prüfstandmasse übereinstimmen, die der rotierenden Masse des Prüfstands bzw. dessen Massenträgheitsmoment entspricht. Für eine genaue Anpassung des Prüfstands an die Fahrzeugmasse kann zusätzlich die Differenz zwischen der Fahrzeugmasse und den mechanischen Massenabstufungen der Schwungradsätze durch eine elektrische Massensimulation ausgeglichen werden.To adapt the rotating rotating masses of the test rig to different vehicle masses different flywheel sets, with which the vehicle masses are simulated, are coupled by couplings to the roller strands. The actual rotational masses of the rollers are usually relatively small compared to the dominant flywheels. The vehicle mass or its mass moment of inertia should correspond to the translational test bench mass that corresponds to the rotating mass of the test bench or its mass moment of inertia. For an exact adaptation of the test bench to the vehicle mass, the difference between the vehicle mass and the mechanical mass gradations of the flywheel sets can additionally be compensated by an electrical mass simulation.

In der DE 199 00 620 wird ein Massensimulationsverfahren beschrieben, bei dem durch eine Beschleunigung eine zu simulierende Kraft F für die Differenzmasse m zwischen der mechanischen Prüfstanddrehmasse (Massenträgheitsmoment) und der Fahrzeugmasse aus dem zweiten Newtonschen Gesetz (F= m a) abgeleitet wird: F = m Δ v Δ t

Figure imgb0001
wobei die Beschleunigung der Rolle aus Δ v Δ t
Figure imgb0002
bestimmt wird.In the DE 199 00 620 a mass simulation method is described in which an acceleration to be simulated force F for the difference mass m between the mechanical Prüfdredrehmasse (mass moment of inertia) and the vehicle mass from the second Newton's law (F = ma) is derived: F = m Δ v Δ t
Figure imgb0001
being the acceleration of the role Δ v Δ t
Figure imgb0002
is determined.

Da durch das Ankoppeln der Schwungräder die zu simulierenden Massen in der Regel relativ klein sind (kleiner als 100 kg), führen eventuell auftretende Drehschwingungen bei der Rotation der Rollenstränge, die eine Geschwindigkeitsmessung für die Rollen beeinträchtigen, zu keinen größeren Problemen in der Messung der Rollenbeschleunigung.Since the masses to be simulated by the coupling of the flywheels are usually relatively small (less than 100 kg), any torsional vibrations occurring during the rotation of the roller strands, which impair a speed measurement for the rollers, do not lead to any major problems in the measurement of the roller acceleration ,

Nach der US 5 101 660 kann das zweite Newtonsche Gesetz auch zur Ermittlung der simulierten Fahrgeschwindigkeit angewendet werden: v = F t m .

Figure imgb0003
mAfter US 5 101 660 The second Newtonian law can also be used to determine the simulated driving speed: v = F t m ,
Figure imgb0003
m

Bei diesem Verfahren wird die Fahrgeschwindigkeit aus dem Integral der Kraft unter Berücksichtigung der elektrisch zu simulierenden Masse m errechnet. Eventuell auftretende Drehschwingungen bei der Rotation der Rollenstränge haben bei der Integration keinen störenden Einfluß.In this method, the driving speed is calculated from the integral of the force taking into account the mass m to be electrically simulated. Possibly occurring torsional vibrations in the rotation of the roller strands have no disturbing influence during integration.

Um die mechanisch aufwendige Ankopplung von verschiedenen Schwungradsätzen zu vermeiden, wird bei neueren Prüfständen nur noch ein einzelnes mechanisches Schwungrad eingesetzt. Die verbleibenden Massenunterschiede werden zur Anpassung der rotierenden Prüfstandsmasse an die Fahrzeugmasse durch eine elektrische Massensimulation abgedeckt. Bei einem solchen Prüfstand beträgt beispielsweise die mechanische translatorische Masse des Prüfstands 1.500 kg. Diese wird durch die elektrische Massensimulation an Fahrzeugmassen von beispielsweise 300 bis 3.000 kg angepaßt. Im Vergleich zur mechanischen Massenanpassung ist es jetzt erforderlich, Massen von beispielsweise bis zu 1.500 kg elektrisch zu simulieren. Dies stellt entsprechend hohe Anforderungen an die Sensorik des Prüfstands, insbesondere an die Erfassung der Geschwindigkeit bzw. der Beschleunigung. Eventuell auftretende Drehschwingungen können die Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung beeinträchtigen und sich - verstärkt über die Differenzierung der Geschwindigkeit zur Berechnung der Beschleunigung - auf die zu simulierende Kraft auswirken. Da die zu simulierende Kraft bzw. das entsprechende Drehmoment eine wichtige Regelgröße bei der Regelung der Rollenantriebe ist, können somit durch die Drehschwingungen Regelungsprobleme auftreten.In order to avoid the mechanically complex coupling of different flywheel sets, only a single mechanical flywheel is used in newer test stands. The remaining mass differences are covered by an electrical mass simulation to adapt the rotating test bed mass to the vehicle mass. In such a test stand, for example, the mechanical translational mass of the test stand is 1,500 kg. This is adapted by the electrical mass simulation of vehicle masses, for example, from 300 to 3,000 kg. Compared to mechanical mass matching, it is now necessary to electrically simulate masses of, for example, up to 1,500 kg. This places correspondingly high demands on the sensors of the test stand, in particular on the detection of the speed or the acceleration. Possibly occurring torsional vibrations can affect the accuracy of the speed measurement and - amplified by the differentiation of the speed to calculate the acceleration - affect the force to be simulated. Since the force to be simulated or the corresponding torque is an important variable in the control of the roller drives, control problems can thus occur due to the torsional vibrations.

Besonders vorteilhaft und einfach in der Konstruktion ist es, wenn man die komplette Grundträgheit des Prüfstands in den Rollen vorsieht und auf zusätzliche Schwungräder verzichtet.It is particularly advantageous and simple in construction, if you provide the complete basic inertia of the test in the roles and renounces additional flywheels.

Bei Doppelrollenprüfständen laufen die Räder im Rollenprisma eines Rollenpaares und die Fixierung des Fahrzeugs ist weniger aufwendig als bei Scheitelrollenprüfständen. Da die Aufstandsrollen in einem Doppelrollenprüfstand in der Regel einen deutlich kleineren Rollendurchmesser aufweisen (z.B. 500 mm), während gängige Scheitelrollen einen großen Durchmesser (z.B. 1200 mm) und eine größere Schwungmasse besitzen, ist die elektrische Massensimulation für Doppelrollenprüfstände aufwendiger und stellt erhöhte Anforderungen an die Prüfstandssensorik. Beispielsweise haben die vier Einzelrollen eines Doppelrollenprüfstands jeweils eine translatorische Masse von ca. 350 kg (JX = 21,9 kg/m2 bei einem Rollendurchmesser von 500 mm). Die gesamte translatorische Masse des Prüfstands beträgt dann 1.400 kg. Die Differenzmasse zur Fahrzeugmasse wird elektrisch durch Anwendung des zweiten Newtonschen Gesetzes simuliert. Treten nun Drehschwingungen auf, d.h., die Massen der Rollen schwingen gegeneinander, wird eine genaue Massensimulation wegen der Ungenauigkeiten bei der Geschwindigkeitsmessung beeinträchtigt.In dual roller test stands, the wheels run in the roller prism of a pair of rollers and the fixation of the vehicle is less complicated than in the case of crown roller test stands. Since the Aufstandsrollen in a Doppelrollenprüfstand usually have a significantly smaller roll diameter (eg 500 mm), while common apex rollers have a large diameter (eg 1200 mm) and a larger flywheel, the electrical mass simulation for Doppelrollenprüfstände is more expensive and makes increased demands on the test sensors. For example, the four individual rollers of a double roller dynamometer each have a translatory mass of about 350 kg (JX = 21.9 kg / m 2 with a roller diameter of 500 mm). The total translational mass of the test rig is then 1,400 kg. The differential mass to vehicle mass is electrically simulated by applying Newton's second law. Now occur torsional vibrations, ie, the masses of the rollers oscillate against each other, an accurate mass simulation is compromised due to the inaccuracies in the speed measurement.

Nach dem herkömmlichen Aufbau eines Doppelrollenprüfstands in der sogenannten Inline-Variante ist der Antriebsmotor in Verlängerung eines ersten Rollenstrangs mit zwei Aufstandsrollen für die linke und rechte Spur des Fahrzeugs angebracht. In der Figur 6 wird ein herkömmlicher Aufbau für einen Doppelrollenprüfstand dargestellt. Der Antriebsmotor treibt den ersten Rollenstrang direkt und den zweiten Rollenstrang über eine mechanische Rollenstrangverbindung, zumeist ein Riemen oder eine Kette. Die Wellen des ersten und des zweiten Rollenstrangs sind in der Regel durch eine Vielzahl von Lagern drehbar gelagert. Durch die dadurch auftretenden Lagerreibungsverluste, die zudem nicht konstant sind und beispielsweise von Luftdruck und Lagertemperatur abhängen, ist es schwierig, die exakten Kräfte bzw. Drehmomente zur genauen Simulation von Fahrwiderständen zu bestimmen, da die zeitlich wechselnde Lagerreibung an nicht kompensierten Lagerstellen dem Motordrehmoment entgegenwirkt. Nicht kompensierte Lager liegen außerhalb der Meß- bzw. Regelkette. Dies führt zu unstabilen Prüfstandseigenverlusten, die die Meßgenauigkeit des Prüfstands beeinflussen.After the conventional construction of a double roller dynamometer in the so-called inline variant of the drive motor is mounted in extension of a first roller string with two uprights for the left and right lane of the vehicle. In the FIG. 6 a conventional structure for a double roller dynamometer is shown. The drive motor drives the first roller train directly and the second roller train via a mechanical roller strand connection, usually a belt or a chain. The shafts of the first and second roller string are usually rotatably supported by a plurality of bearings. Due to the resulting bearing friction losses, which are also not constant and depend, for example, on air pressure and bearing temperature, it is difficult to determine the exact forces or torques for accurate simulation of driving resistance, since the temporally changing bearing friction counteracts the engine torque at non-compensated bearings. Uncompensated bearings are outside the measuring or control chain. This leads to unstable Prüfstseigenverlusten that affect the accuracy of the test bench.

Bei dem herkömmlichen Aufbau eines Doppelrollenprüfstands können zudem starke Dreh- bzw. Torsionsschwingungen bedingt durch eine geringere Torsionssteifigkeit der Wellen auftreten. Auch durch die mechanische Rollenstrangverbindung zwischen dem ersten und zweiten Rollenstrang wird das Feder-Masse-System der Rollenstränge bedingt durch die Elastizität des Riemens bzw. der Kette beeinflußt und die Ausbildung von Torsionsschwingungen wird begünstigt. Aufgrund der Torsionsschwingungen werden die Drehzahlmessungen gestört, was zu Problemen in der Regelung der Drehgeschwindigkeit und/oder der Beschleunigung der Rollen führen kann. Meßungenauigkeiten bei der Erfassung der Rollendrehzahl werden zudem beim Differenzieren zur Ermittlung der Rollenbeschleunigung verstärkt. Da zur Simulation von Fahrwiderstandskräften die am Fahrzeugrad angreifende Zugkraft proportional zur Rollenbeschleunigung ist, wird durch die Torsionsschwingungen die Genauigkeit der Fahrsimulation bzw. der Massensimulation beeinträchtigt.In the conventional construction of a double roller dynamometer, strong torsion or torsional vibrations can also occur due to a lower torsional rigidity of the shafts. Also, the mechanical pulley connection between the first and second roller strand, the spring-mass system of the roller strands is affected by the elasticity of the belt or the chain and the formation of torsional vibrations is favored. Due to the torsional vibrations, the speed measurements are disturbed, which can lead to problems in the control of the rotational speed and / or the acceleration of the rollers. Measurement inaccuracies in the detection of the roller speed are also amplified when differentiating to determine the roller acceleration. As for the simulation of driving resistance forces acting on the vehicle's traction is proportional to the roller acceleration, the accuracy of the driving simulation or the mass simulation is impaired by the torsional vibrations.

Da insbesondere bei Doppelrollenprüfständen mit relativ geringer translatorischer Masse der Rollen eine elektrische Simulation von großen Differenzmassen erforderlich ist, haben Drehschwingungen zwischen den Massen der Rollenstränge einen störenden Einfluß. Bei der seitlichen Ankopplung des Antriebsaggregats treten beispielsweise Schwingungen zwischen den beiden Massen (Rollen) des vorderen Rollenstrangs gegeneinander auf, wobei die Welle des Rollenstrangs das elastische Element darstellt. Durch die Kopplung der beiden Rollenstränge entsteht zudem eine Elastizität zwischen den vorderen und hinteren Drehmassen (beispielsweise jeweils 700 kg translatorisch) der Rollenstränge, die eine Schwingung der beiden Rollenstränge gegeneinander bewirkt. Ein solcher Rollenprüfstand ist aus dem Dokument EP-A-0 424 636 bekannt.Since an electrical simulation of large difference masses is required in particular in Doppelrollenprüfständen with relatively low translational mass of the rollers, torsional vibrations between the masses of the roller strands have a disturbing influence. In the lateral coupling of the drive unit, for example, vibrations occur between the two masses (rollers) of the front roller string against each other, wherein the shaft of the roller strand is the elastic element. By the coupling of the two roller strands also creates an elasticity between the front and rear rotating masses (for example, each 700 kg translational) of the roller strands, which causes a vibration of the two roller strands against each other. Such a chassis dynamometer is from the document EP-A-0 424 636 known.

Ein weiterer Nachteil der Inline-Motoranordnung ist der große seitliche Platzbedarf. Insbesondere für mobile Prüfstände, die beispielsweise auf einem Anhänger oder LKW montiert sind, die nicht viel breiter als das zu prüfende Kraftfahrzeug sind, ist es schwierig, den Antriebsmotor in Verlängerung eines Rollenstrangs anzuordnen.Another disadvantage of the inline engine assembly is the large lateral space requirement. In particular, for mobile test stands, which are mounted for example on a trailer or truck, which are not much wider than the motor vehicle to be tested, it is difficult to arrange the drive motor in extension of a roller string.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen kompakten Doppelrollenprüfstand mit verminderten Reibungsverlusten zu schaffen, bei dem geringe Torsionsschwingungen auftreten und eine genaue Simulation von Fahrwiderstandskräften bzw. von rotierenden Massen möglich ist.The object of the present invention is to provide a compact double roller dynamometer with reduced friction losses, in which small torsional vibrations occur and an accurate simulation of driving resistance forces or of rotating masses is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den unabhängigen Patentanspruch gelöst. Die abhängigen Patentansprüche betreffen vorteilhalte Ausgestaltungen der Erfindung.This object is achieved by the independent claim. The dependent claims relate to advantageous embodiments of the invention.

Ein erfindungsgemäßer Rollenprüfstand für Kraftfahrzeuge weist zwei drehbare Rollenstränge mit Aufstandsrollen und einer die Aufstandsrollen verbindenden Rollenstrangwelle auf. Die Aufstandsrollen sind bevorzugt an den jeweiligen axialen Endbereichen der Rollenstränge angeordnet. Die Räder einer Achse des Fahrzeugs stehen jeweils auf einem Rollenpaar bestehend aus einer Aufstandsrolle des ersten Rollenstrangs und einer Aufstandsrolle des zweiten Rollenstrangs auf. Die beiden Rollenstränge sind vorzugsweise parallel angeordnet, so daß die Fahrzeugräder im Rollenprisma der Aufstandsrollen laufen. Die Aufstandsrollen eines Rollenstrangs können durch eine drehbare Welle fest miteinander verbunden sein oder über eine oder mehrere Kupplungen an die Welle angekuppelt werden. Der Durchmesser der Aufstandsrollen beträgt vorzugsweise 200 bis 600 mm, wobei gängige Rollen einen Durchmesser von 20 Zoll oder 500 mm aufweisen. In der Abgasmeßtechnik sind Rollendurchmesser von 220 bis 550 mm üblich. Der Abstand der beiden Aufstandsrollen eines Rollenstrangs zueinander und die Breite der Aufstandsrollen sind derart bemessen, daß Fahrzeuge mit unterschiedlichen Spurbreiten auf den Aufstandsrollen aufstehen können. Zur Prüfung von allradgetriebenen Fahrzeugen können auch zwei solche Rollensätze für die beiden Achsen des Fahrzeugs vorgesehen sein.A motor vehicle dynamometer according to the invention has two rotatable roller strands with contact rollers and a roller train shaft connecting the contact rollers. The contact rollers are preferably arranged on the respective axial end regions of the roller strands. The wheels of an axle of the vehicle are in each case on a pair of rollers consisting of a contact roller of the first roller strand and a contact roller of the second roller strand. The two roller strands are preferably arranged in parallel so that the vehicle wheels run in the roller prism of the contact rollers. The uprising rollers of a roller string can be fixedly connected to each other by a rotatable shaft or coupled to the shaft via one or more couplings. The diameter of the tread rolls is preferably 200 to 600 mm, with common rolls having a diameter of 20 inches or 500 mm. In the Abgasmeßtechnik roll diameters of 220 to 550 mm are common. The distance between the two rollover roles of a roll strand to each other and the width of the riot rolls are sized so that vehicles with different track widths can stand up on the uprising roles. For testing all-wheel drive vehicles, two such roller sets may be provided for the two axles of the vehicle.

Erfindungsgemäß ist mindestens ein Antriebsaggregat zum Antreiben oder Verzögern von zumindest einem Rollenstrang und eine Steuereinheit für das Antriebsaggregat vorgesehen. Durch das Antriebsaggregat können die Aufstandsrollen angetrieben oder verzögert werden, um Kräfte zur Simulation von Fahrwiderständen an den Rädern des Fahrzeugs einzuleiten. Während der Fahrwiderstandssimulation werden von dem Fahrzeug auf dem Rollenprüfstand vorgegebene Prüfzustände durchlaufen, um beispielsweise die Abgasemissionen des Fahrzeugs oder dergleichen zu ermitteln. Das Antriebsaggregat ist zweckmäßigerweise als Gleichstrommotor, Drehstrom-Asynchronmotor oder Drehstrom-Synchronmotor ausgebildet. Insbesondere Synchronmaschinen können unter Verwendung von Frequenzumrichtern vorteilhaft zur Erzeugung eines vorgegebenen Drehmoments oder einer vorgegebenen Drehzahl herangezogen werden.According to the invention, at least one drive unit is provided for driving or decelerating at least one roller train and a control unit for the drive unit. The drive unit can drive or decelerate the land rolls to induce forces to simulate driving resistances on the wheels of the vehicle. During the driving resistance simulation, test conditions predetermined by the vehicle on the chassis dynamometer are passed through to determine, for example, the exhaust emissions of the vehicle or the like. The drive unit is suitably designed as a DC motor, three-phase asynchronous motor or three-phase synchronous motor. In particular, synchronous machines can be advantageously used to generate a predetermined torque or a predetermined speed using frequency converters.

Zur Simulation von ausgewählten Fahrzuständen steuert bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Steuereinrichtung unter Berücksichtigung spezifischer Fahrzeugdaten das Antriebsaggregat, um entsprechende Lasten in Form von Zugkräften auf die Fahrzeugräder aufzugeben. Durch die entsprechenden Zugkräfte können unterschiedliche Fahrwiderstände, beispielsweise für Steigungen oder Gefälle simuliert werden. Die Steuereinheit kann weiterhin Ein- und Ausgabeeinheiten zur Bedienung und zur Datenkommunikation aufweisen und beispielsweise durch einen Prozeßrechner oder ein programmierbares Steuergerät realisiert werden.In order to simulate selected driving states, in a preferred embodiment of the invention, the control device, taking into account specific vehicle data, controls the drive unit in order to release corresponding loads in the form of tractive forces on the vehicle wheels. The corresponding tractive forces can be used to simulate different driving resistances, for example for gradients or gradients. The control unit may further comprise input and output units for operation and for data communication and be realized for example by a process computer or a programmable controller.

Erfindungsgemäß ist das Antriebsaggregat in einem Bereich angeordnet, der durch die axial innen liegenden Enden der Aufstandsrollen begrenzt ist. Durch die innenliegende Anordnung des Antriebsaggregats ist ein sehr kompakter Aufbau des Rollenprüfstands möglich, da keine seitlich, über die Aufstandsrollen hinausragenden Antriebsoder Verbindungsvorrichtungen vorgesehen sind. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Antriebsaggregats kann der Rollenprüfstand beispielsweise auf einem Anhänger oder LKW montiert werden, die nicht viel breiter als die zu prüfenden Fahrzeuge sind.According to the invention, the drive unit is arranged in a region which is bounded by the axially inner ends of the contact rollers. Due to the internal arrangement of the drive unit, a very compact construction of the chassis dynamometer is possible since no laterally projecting beyond the support rollers drive or connecting devices are provided. The inventive arrangement of the drive unit of the dynamometer can be mounted, for example, on a trailer or truck, which are not much wider than the vehicles to be tested.

Da durch die innenliegende Anordnung des Antriebsaggregats eine Einleitung der Antriebskraft auf die Rollenstränge zwischen den Aufstandsrollen erfolgt, entsteht ein torsionssteiferer Aufbau im Vergleich zur herkömmlichen Inline-Anordnung. Vorteilhafterweise erfolgt die Einleitung des Antriebsmoments in den Rollenstrang mittig. Die maximale Weglänge vom Ort der Krafteinleitung auf den Rollenstrang zum Ort der Belastung des Rollenstrangs wird erfindungsgemäß verringert, was zu einem verminderten Federeffekt der Welle und zu Verbesserungen in den Eigenschaften des Feder-Masse-Systems des Rollenstrangs führt. Wird die Antriebskraft erfindungsgemäß mittig in den Rollenstrang eingekoppelt, so schwingen die beiden Drehmassen des Rollenstrangs nicht gegenphasig. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Antriebsaggregats werden die Dreh- bzw. Torsionsschwingungen der Drehmassen der Rollenstränge vermindert, was unter anderem zu stabileren Drehzahlmessungen, einer Erhöhung der Meßgenauigkeit für die Beschleunigungsmessung und einer Verbesserung der Regeldynamik führt. Besonders die Regelung der Beschleunigung für die elektrische Massensimulation wird dadurch verbessert.Since the internal arrangement of the drive unit initiates the driving force on the roller strands between the contact rollers, a torsion-resistant structure is created in comparison with the conventional in-line arrangement. Advantageously, the introduction of the drive torque takes place centrally in the roller train. The maximal Path length from the location of the force on the roller strand to the location of the load of the roller strand is inventively reduced, resulting in a reduced spring effect of the shaft and to improvements in the properties of the spring-mass system of the roller strand. If, according to the invention, the driving force is coupled centrally into the roller string, the two rotating masses of the roller strand do not oscillate in opposite phase. The inventive arrangement of the drive unit, the rotational or torsional vibrations of the rotating masses of the roller strands are reduced, which among other things leads to more stable speed measurements, an increase in the measurement accuracy for the acceleration measurement and an improvement of the control dynamics. In particular, the regulation of the acceleration for the electrical mass simulation is thereby improved.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Antriebsaggregat über eine mittig zwischen den Ausstandsrollen an dem Rollenstrang angeordnete Riemenverbindung, insbesondere ein Zahnriemen, mit dem Rollenstrang zu koppeln. Das Antriebsmoment kann auf diese Weise mittig in den Rollenstrang eingeleitet werden, um Drehschwingungen der Aufstandsrollen zu reduzieren. Das Antriebsaggregat kann in dem durch die Aufstandsrollen in Rollenstranglängsrichtung begrenzten Bereich angeordnet sein. Es ist vorteilhaft, wenn das Antriebsaggregat aus Platzgründen nicht direkt zwischen den Aufstandsrollen angeordnet ist, sondern sich in Prüfstandlängsrichtung vor oder hinter den Rollensträngen befindet.An advantageous embodiment of the invention provides to couple the drive unit via a centrally between the spacer rollers on the roller strand arranged belt connection, in particular a toothed belt with the roller strand. The drive torque can be introduced in this way centrally in the roller train to reduce torsional vibrations of the contact rolls. The drive unit may be arranged in the area bounded by the contact rollers in the roll strand longitudinal direction. It is advantageous if the drive unit for reasons of space is not arranged directly between the support rollers, but is located in the test stand longitudinal direction in front of or behind the roller strands.

Durch die kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Rollenprüfstands wird es ermöglicht, in axialer Richtung unmittelbar neben den Aufstandsrollen weitere Vorrichtungen, wie beispielsweise Haltevorrichtungen für das Fahrzeug, anzubringen. Durch die innenliegende Anordnung des Antriebsaggregats kann der erfindungsgemäße Rollenprüfstand mit weniger nicht kompensierten Lagerungen und somit mit verminderten bzw. kompensierbaren Prüfstandseigenverlusten realisiert werden.Due to the compact design of the chassis dynamometer according to the invention, it is possible, in the axial direction immediately next to the support rollers other devices, such as holding devices for the vehicle to install. Due to the internal arrangement of the drive unit of the dynamometer according to the invention with less uncompensated bearings and thus be realized with reduced or compensatable Prüfstseigenverlusten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Antriebsaggregat zwischen den beiden Aufstandsrollen des ersten Rollenstrangs anzuordnen, um die Antriebskraft direkt auf die Welle des ersten Rollenstrangs einzuleiten. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Drehachse der Aufstandsrollen des angetriebenen Rollenstrangs mit der Drehachse einer Rotorwelle des Antriebsaggregats übereinstimmt, da sich für den Fall einer gemeinsamen Drehachse besonders günstige Schwingungs- und Torsionseigenschaften für den Rollenstrang ergeben und dieser besonders einfach aufgebaut ist. Eine besonders zweckmäßige Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die Aufstandsrollen an den axialen Enden einer einstückigen, durchgehenden Rotorwelle des Antriebsmotors angebracht sind. Bei Verwendung eines Elektromotors als Antriebsaggregat weist die Rotorwelle zwischen den Aufstandsrollen die Rotorwicklungen des Elektromotors auf. Eine einstückige Ausbildung der Rollenstrangwelle ist sehr stabil und steif, so daß wenig Torsion und Durchbiegung auftritt. Durch eine symmetrische Einleitung der (Pendel)-Momente in das Massesystem des Rollenstrangs treten keine Torsionsschwingungen zwischen den Massen (Rollen) des Rollenstrangs auf. Ein Ausgleich der Torsionsschwingungen ist nicht erforderlich.A further advantageous embodiment of the invention provides to arrange the drive unit between the two contact rollers of the first roller strand to initiate the driving force directly to the shaft of the first roller strand. Furthermore, it is advantageous if the axis of rotation of the contact rollers of the driven roller train coincides with the axis of rotation of a rotor shaft of the drive unit, since in the case of a common axis of rotation particularly favorable vibration and torsional properties for the roller strand and this is particularly simple. A particularly advantageous embodiment of the invention provides that the contact rollers are attached to the axial ends of a one-piece, continuous rotor shaft of the drive motor. When using an electric motor as a drive unit, the rotor shaft between the contact rollers on the rotor windings of the electric motor. A one-piece design of the roller string shaft is very stable and stiff, so that little torsion and deflection occurs. By a symmetrical introduction of the (pendulum) moments in the mass system of the roller strand occur no torsional vibrations between the masses (roles) of the roller string. A compensation of the torsional vibrations is not required.

Ein erfindungsgemäßer Rollenprüfstand weist vorzugsweise zumindest eine Meßeinrichtung zur Ermittlung der Drehgeschwindigkeit und/oder der Winkellage des Rollenstrangs auf. Anhand des erfaßten Meßsignals kann die Steuereinheit die Drehgeschwindigkeit und/oder die Winkellage der Aufstandsrollen regeln. Zur Messung der Drehgeschwindigkeit und/oder der Winkellage können an den Aufstandsrollen und/oder den Rollenstrangwellen Sensoren angebracht sein. Insbesondere bei mittiger Krafteinkopplung in den Rollenstrang schwingen die beiden Drehmassen des Rollenstrangs nicht gegenphasig, wodurch es möglich ist, mit einem Sensor an einem Wellenende die Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung des Rollenstrangs zu erfassen. Die Messung kann mittels Inkrementalencoder oder sogenannter Sinus-/ Kosinus-Encoder erfolgen.A roller dynamometer according to the invention preferably has at least one measuring device for determining the rotational speed and / or the angular position of the roller strand. Based on the detected measurement signal, the control unit can regulate the rotational speed and / or the angular position of the insurrection wheels. To measure the rotational speed and / or the angular position, sensors can be attached to the contact rollers and / or the roller string shafts. Swing into the roller string, especially with centered force input the two rotating masses of the roller strand are not in opposite phase, whereby it is possible to detect the speed or acceleration of the roller train with a sensor at one end of the shaft. The measurement can be carried out by means of incremental encoders or so-called sine / cosine encoders.

Um Schwingungsfrequenzen bis 30 Hz phasenrichtig kompensieren zu können, ist es zweckmäßig, die Ermittlung der Beschleunigung mit einer um den Faktor 10 höheren Geschwindigkeit durchzuführen, da die Beschleunigung zur Massensimulation und zur Regelung der Antriebsaggregate herangezogen wird. Die Ermittlung der Beschleunigung der Aufstandsrollen erfolgt zweckmäßigerweise zweihundert- bis dreihundertmal pro Sekunde durch Differenzieren der erfaßten Geschwindigkeit. Um die notwendige Genauigkeit der berechneten Beschleunigung zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die Geschwindigkeit mit einer Genauigkeit von mindestens 14 Bit erfaßt wird. Um die geforderte hohe zeitliche Auflösung und die erforderliche Genauigkeit bei der Geschwindigkeitserfassung zu erzielen, ist es vorteilhaft, Sinus/Kosinus-Encoder zu verwenden.In order to compensate vibration frequencies up to 30 Hz in the correct phase, it is expedient to carry out the determination of the acceleration with a speed which is higher by a factor of 10, since the acceleration is used for mass simulation and for regulating the drive units. The determination of the acceleration of the riser rollers is expediently two hundred to three hundred times per second by differentiating the detected speed. In order to achieve the necessary accuracy of the calculated acceleration, it is advantageous if the speed is detected with an accuracy of at least 14 bits. In order to achieve the required high temporal resolution and accuracy in speed detection, it is advantageous to use sine / cosine encoders.

Zur Verbesserung der Drehzahlmessung können an einem beliebigen Rollenprüfstand für Kraftfahrzeuge mehrere Meßeinrichtungen vorgesehen sein, deren Meßsignale überlagert werden, insbesondere durch Addition oder Mittelwertbildung. Durch eine gegenphasige Überlagerung von Störsignalen können diese unterdrückt werden und es wird eine genauere Drehzahlmessung ermöglicht. Die Meßeinrichtungen können an verschiedenen Orten eines Rollenstrangs oder an unterschiedlichen Rollensträngen derart angebracht werden, daß Störsignale gegenphasig auf den Meßsignalen auftreten. Die Meßsignale können auch geeignet phasenverschoben addiert werden, um Störungen zu unterdrücken. Durch eine entsprechende Anordnung kann insbesondere die niederfrequente Modulation des Drehzahlsignals (ca. 10 Hz) durch die Torsionsschwingungen in den Rollensträngen reduziert werden. Infolge der verbesserten Drehgeschwindigkeits- oder Winkellagesignale kann die Rollenbeschleunigung genauer ermittelt werden, wodurch eine präzisere Simulation der Fahrwiderstandskräfte bzw. der Differenzmassen ermöglicht wird.To improve the speed measurement, a plurality of measuring devices may be provided on any chassis dynamometer for motor vehicles whose measuring signals are superimposed, in particular by addition or averaging. By an opposite phase superposition of interfering signals they can be suppressed and it is possible to more accurate speed measurement. The measuring devices can be mounted at different locations of a roller train or on different roller strands such that interference signals occur in anti-phase on the measurement signals. The measuring signals can also be appropriately phase-shifted added to suppress interference. By a corresponding arrangement, in particular the low-frequency modulation of the speed signal (about 10 Hz) be reduced by the torsional vibrations in the roller strands. As a result of the improved rotational speed or angular position signals, the roller acceleration can be determined more accurately, which allows a more precise simulation of the driving resistance forces or the differences.

Ein erfindungsgemäßer Rollenprüfstand für Kraftfahrzeuge weist zumindest einen drehbaren Rollenstrang mit Aufstandsrollen, mindestens ein Antriebsaggregat zum Antreiben oder Verzögern des Rollenstrangs, eine Steuereinheit für das Antriebsaggregat und zumindest zwei Meßeinrichtungen zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit und/oder einer Winkellage der Rollenstränge auf, wobei zumindest die Räder einer Achse des Fahrzeugs auf den Aufstandsrollen aufstehen und die Steuereinheit zur Unterdrückung von Störungen in der ermittelten Drehgeschwindigkeit und/oder Winkellage die Signale der Meßeinrichtungen berücksichtigt.An inventive dynamometer for motor vehicles has at least one rotatable roller train with pad rollers, at least one drive unit for driving or decelerating the roller train, a control unit for the drive unit and at least two measuring devices for determining a rotational speed and / or an angular position of the roller strands, wherein at least the wheels of a Stand up axle of the vehicle on the support rollers and the control unit for suppressing disturbances in the determined rotational speed and / or angular position takes the signals of the measuring devices into account.

In einem Verfahren zur Unterdrückung von Störungen in Drehgeschwindigkeits- und/oder Winkellagesignalen von Rollenprüfständen für Kraftfahrzeuge werden mehrere Drehgeschwindigkeits- und/oder Winkellagesignale für den zumindest einen drehbaren Rollenstrang, auf dessen Aufstandsrollen die Räder des Fahrzeugs aufstehen, erfaßt und gegebenenfalls phasenverschoben addiert.In a method for suppressing disturbances in rotational speed and / or angular position signals of motor vehicle chassis dynamometers, a plurality of rotational speed and / or angular position signals are detected for the at least one rotatable roller strand, on whose uprising wheels the wheels of the vehicle stand up, and optionally added out of phase.

Zweckmäßigerweise ist mindestens eine Kraft- bzw. Drehmomentmeßeinrichtung vorgesehen, die die von dem Antriebsaggregat aufgebrachte Kraft bzw. das Drehmoment ermittelt. Zur Kraft- bzw. Drehmomentmessung kann beispielsweise der vom Antriebsaggregat aufgenommene Strom herangezogen werden. Bevorzugt kann auch ein mechanischer Kraft- bzw. Drehmomentsensor, beispielsweise eine Kraftmeßdose oder ein Dehnungsmeßstreifen, vorgesehen sein.Conveniently, at least one force or torque measuring device is provided which determines the force applied by the drive unit or the torque. For the force or torque measurement, for example, the power consumed by the drive unit can be used. Preferably, a mechanical force or torque sensor, such as a load cell or a strain gauge, may be provided.

Zum Antrieb des zweiten Rollenstrangs ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine mechanische Rollenstrangverbindung, insbesondere ein Riemen, ein Zahnriemen oder eine Kette, vorgesehen. Durch die Rollenstrangverbindung wird die Drehbewegung des zweiten Rollenstrangs mechanisch mit der Drehbewegung des angetriebenen ersten Rollenstrangs gekoppelt, um eine synchrone Drehung der Aufstandsrollen zu erzielen. Dabei kann es besonders wichtig sein, die Drehbewegungen der jeweiligen Aufstandsrollen der Rollenpaare genau zu synchronisieren, um einen Schlupf zwischen Fahrzeugrad und dem entsprechenden Aufstandsrollenpaar zu verhindern. Zur Erzielung günstiger Torsionseigenschaften können mehrere Rollenstrangverbindungen vorgesehen sein. Vorzugsweise erfolgt eine symmetrische Aufteilung des Kraftflusses von dem angetriebenen Rollenstrang zu dem zweiten Rollenstrang durch das Vorsehen von zwei Rollenstrangverbindungen, die jeweils am axial innen liegenden Ende eines Rollenpaares angeordnet sind. Die Anordnung der Rollenstrangverbindungen kann asymmetrisch oder symmetrisch zur Prüfstandsmittelachse erfolgen. Eine symmetrische Anordnung der Rollenstrangverbindungen, beispielsweise symmetrische Riemenverbindungen zwischen den Rollensträngen, führt zur Verringerung von Torsionsschwingungen zwischen den Drehmassen der Rollen. Zum Ausgleich der Drehschwingungen des ersten Rollenstrangs zum zweiten Rollenstrang kann jeweils ein hochauflösender Geschwindigkeitssensor für die Rollenstränge verwendet werden, wobei die erfaßten Geschwindigkeiten bzw. die errechneten Beschleunigungen der Rollenstränge phasenrichtig arithmetrisch gemittelt werden, um den Einfluß der Drehschwingungen auszugleichen.In a preferred embodiment of the invention, a mechanical pulley connection, in particular a belt, a toothed belt or a chain, is provided for driving the second roller strand. By the roller string connection, the rotational movement of the second roller string is mechanically coupled to the rotational movement of the driven first roller string to achieve a synchronous rotation of the pad rollers. It may be particularly important to accurately synchronize the rotational movements of the respective uprights of the pairs of rollers in order to prevent slippage between the vehicle and the corresponding Aufstandsrollenpaar. To achieve favorable torsion properties, a plurality of roll strand connections can be provided. Preferably, a symmetrical division of the power flow from the driven roller strand to the second roller strand by the provision of two roller string connections, which are each arranged at the axially inner end of a roller pair. The arrangement of the roll strand connections can be asymmetric or symmetrical to the test bench central axis. A symmetrical arrangement of the roller strand connections, for example symmetrical belt connections between the roller strands, leads to the reduction of torsional vibrations between the rotating masses of the rollers. To compensate for the torsional vibrations of the first roller strand to the second roller strand, a high-resolution speed sensor for the roller strands can be used in each case, wherein the detected speeds or the calculated accelerations of the roller strands are averaged arithmetically in phase to compensate for the influence of torsional vibrations.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die beiden Rollenstränge über eine gemeinsame Kette oder einen gemeinsamen Riemen, insbesondere einen Zahnriemen, mit dem Antriebsaggregat zu verbinden. Die gemeinsame Verbindung leitet das Antriebsmoment bevorzugt in der Mitte der Rollenstränge in diese ein, um Torsionsschwingungen zu reduzieren. Das Antriebsaggregat ist zweckmäßigerweise in dem Bereich zwischen den Rollensträngen und unterhalb der Rollenstränge angeordnet, um eine Dreiecksanordnung für die Riemenverbindung mit den Rollensträngen zu schaffen. Es kann weiterhin zweckmäßig sein, eine doppelte Riemenverbindung zwischen den Rollensträngen und dem Antriebsaggregat vorzusehen, um eine gleichmäßige Kraftübertragung und verringerte Torsionsschwingungen zu erzielen. Bevorzugt sind zwei Riemenverbindungen symmetrisch zur Prüfstandslängsachse vorgesehen, wobei das Antriebsaggregat zwischen den beiden Riemenverbindungen angeordnet ist und beide Riemenverbindungen antreibt. Die Welle des Antriebsaggregats kann an beiden Enden jeweils eine Riemenscheibe aufweisen, auf der der jeweilige (Zahn-) Riemen aufliegt.A further advantageous embodiment of the invention provides to connect the two roller strands via a common chain or a common belt, in particular a toothed belt, with the drive unit. The joint connection directs the drive torque preferably in the middle of the roller strands in this one to reduce torsional vibrations. The drive assembly is conveniently located in the region between the roller strands and below the roller strands to provide a triangular arrangement for the belt connection with the roller strands. It may also be desirable to provide a double belt connection between the roller strands and the power plant to achieve uniform power transmission and reduced torsional vibration. Preferably, two belt connections are provided symmetrically to the test bench longitudinal axis, wherein the drive unit is arranged between the two belt connections and drives both belt connections. The shaft of the drive unit may each have a pulley at both ends, on which rests the respective (toothed) belt.

Zur weiteren Verminderung von Torsionsschwingungen kann die Schwungmasse der Aufstandsrollen des angetriebenen Rollenstrangs größer als die Schwungmasse der Aufstandsrollen des zweiten Rollenstrangs sein. Durch die ungleiche Massenverteilung wird das Feder-Masse-System des Prüfstands und somit die Schwingungscharakteristik des Systems beeinflußt. Weiterhin haben auch die Federkonstante der Rollenstrangverbindung, insbesondere der Dehnungskoeffizient eines Riemens, und die Anordnung der Rollenstrangverbindung (symmetrisch/asymmetrisch) eine Auswirkung auf die Schwingungscharakteristik des Prüfstandsystems. Um die Schwingungseigenschaften des Prüfstands zu verbessern und die Störeinflüsse auf die Drehzahlmessung zu vermindern, können beispielsweise 70 % der Schwungmassen der Rollen im angetriebenen Rollenstrang und 30 % im zweiten Rollenstrang, vorgesehen sein. Durch gezielte Beeinflussung der Schwingungscharakteristik können auch Störeinflüsse durch Ungleichförmigkeiten oder Vibrationen und deren Übertragung zwischen den Rollensträngen durch die Kopplung der Rollenstränge vermindert werden.To further reduce torsional vibrations, the flywheel mass of the idler rollers of the driven roller string may be larger than the flywheel of the idler rollers of the second roller train. Due to the uneven mass distribution, the spring-mass system of the test bench and thus the vibration characteristics of the system is affected. Furthermore, the spring constant of the roll strand connection, in particular the coefficient of expansion of a belt, and the arrangement of the roller strand connection (symmetric / asymmetric) have an effect on the vibration characteristics of the test bed system. To improve the vibration characteristics of the test bench and to reduce the interference on the speed measurement, for example, 70% of the masses of the rollers in the driven roller train and 30% in the second roller train, can be provided. By deliberately influencing the vibration characteristic, it is also possible to influence interference by irregularities or vibrations and their transmission be reduced between the roller strands by the coupling of the roller strands.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Antriebsaggregate vorgesehen, die jeweils einen Rollenstrang antreiben. Jedes Antriebsaggregat, beispielsweise eine elektrische Drehstrommaschine, beschleunigt oder verzögert den zugeordneten Rollenstrang. Es ist vorteilhaft, wenn die jeweiligen Aufstandsrollen der Rollenstränge direkt an den Enden der durchgehenden Rotorwellen der Antriebsaggregate angebracht sind. Bei diesem Zweimotorenkonzept kann eine mechanische Rollenstrangverbindung entfallen. Das Feder-Masse-System dieser Ausführungsform weist keine nennenswerten elastischen Elemente auf. Bedingt durch die fehlende mechanische Kopplung der Rollenstränge werden die Torsionsschwingungen des Prüfstands verringert. Weiterhin werden die Prüfstandseigenverluste, insbesondere unter wechselnden Umweltbedingungen, sowie die Regeldynamik verbessert und die Gleichlaufstabilität erhöht. Durch den Einsatz von zwei Antriebsaggregaten kann weiterhin die Leistung des Prüfstands vergrößert werden bzw. es ist möglich, Antriebsaggregate mit kleinerer Leistung vorzusehen. Dies ist insbesondere von Vorteil, da bei der erfindungsgemäßen Mittelmotorausführung des Prüfstands Einschränkungen in der Baugröße der Antriebsaggregate bestehen.In a particularly preferred embodiment of the invention, two drive units are provided which each drive a roller train. Each drive unit, for example, an electric three-phase machine, accelerates or decelerates the associated role strand. It is advantageous if the respective uprising rollers of the roller strands are mounted directly on the ends of the continuous rotor shafts of the drive units. In this two-engine concept, a mechanical roller strand connection can be omitted. The spring-mass system of this embodiment has no appreciable elastic elements. Due to the lack of mechanical coupling of the roller strands, the torsional vibrations of the test stand are reduced. Furthermore, the Prüfstseigenverluste, especially under changing environmental conditions, and the control dynamics are improved and increases the stability of synchronization. Through the use of two drive units, the performance of the test stand can be further increased or it is possible to provide drive units with lower power. This is particularly advantageous because there are limitations in the size of the drive units in the center motor design of the test stand according to the invention.

Jeder Rollenstrang kann eine Meßeinrichtung zur Ermittlung der Drehgeschwindigkeit und/oder der Winkellage des Rollenstrangs aufweisen, um eine unabhängige Erfassung der Bewegungsgrößen der Rollenstränge zu ermöglichen. Die Steuereinheit regelt die Drehgeschwindigkeiten und/oder die Winkellagen der beiden Rollenstränge vorteilhafterweise derart, daß beide Rollenstränge eine gleiche Drehgeschwindigkeit und/oder Winkellage aufweisen. Da die Gleichlaufsynchronisierung der Aufstandsrollen durch eine elektrische Gleichlaufregelung ohne mechanische Rollenstrangverbindung erfolgt, wird eine sehr hohe Stabilität der Prüfstandseigenverluste erreicht.Each roller string may have a measuring device for determining the rotational speed and / or the angular position of the roller strand, in order to enable independent detection of the movement variables of the roller strands. The control unit advantageously controls the rotational speeds and / or the angular positions of the two roller strands such that both roller strands have the same rotational speed and / or angular position. Since the synchronous synchronization of the contact rolls by an electrical synchronization control Without mechanical pulley connection takes place, a very high stability of the Prüfstseigenverluste is achieved.

Insbesondere zur Prüfung von Allradfahrzeugen kann der Rollenprüfstand auch zwei Sätze von jeweils zwei Rollensträngen aufweisen, wobei alle vier angetriebenen Fahrzeugräder auf jeweils einem Rollenpaar aufstehen. Die zur Prüfung von Allradfahrzeugen erforderliche Synchronisation aller Aufstandsrollen kann durch eine elektronische Gleichlaufregelung der Antriebsaggregate erfolgen.In particular, for the examination of four-wheel drive vehicles, the roller dynamometer can also have two sets of two roller strands, wherein all four driven vehicle wheels stand up in each case on a pair of rollers. The required for the examination of four-wheel vehicles synchronization of all insurrection wheels can be done by an electronic synchronization control of the drive units.

Falls eine genaue Gleichlaufsynchronisation der Rollenstränge nicht erforderlich ist, sieht eine kostengünstige Variante der Erfindung vor, daß die Steuereinheit ein gemeinsames Stellglied aufweist, das beide Antriebsaggregate ansteuert. In diesem Fall werden beide Motoren mit einer gemeinsamen Leistungseinheit betrieben, d.h., daß beispielsweise zwei parallel geschaltete Elektromotoren mit den gleichen Steuersignalen versorgt werden. Dabei kann die Drehzahlregelung einen vorgegebenen Wert für die Drehgeschwindigkeit eines Rollenstrangs einregeln oder den Mittelwert der Drehgeschwindigkeiten der beiden Rollenstränge als Regelgröße berücksichtigen.If an exact synchronization synchronization of the roller strands is not required, provides a cost-effective variant of the invention that the control unit has a common actuator that drives both drive units. In this case, both motors are operated with a common power unit, that is, for example, that two parallel-connected electric motors are supplied with the same control signals. In this case, the speed control can adjust a predetermined value for the rotational speed of a roller strand or take into account the mean value of the rotational speeds of the two roller strands as a controlled variable.

Vorzugsweise ist die Welle eines Rollenstrangs mittels geeigneter Wälzlager drehbar gelagert. Um die auf die Fahrzeugräder wirkenden Kräfte möglichst genau zu bestimmen, sind geringe und möglichst konstante Lagerreibungsverluste erforderlich. Es ist deshalb vorteilhaft, die Lagerungen zu beheizen, um konstante Prüfstandseigenverluste auch bei wechselnden Umweltbedingungen zu erzielen, wie sie z.B. in einer Kältekammer auftreten.Preferably, the shaft of a roller strand is rotatably supported by means of suitable rolling bearings. In order to determine the forces acting on the vehicle wheels as accurately as possible, low and constant as possible bearing friction losses are required. It is therefore advantageous to heat the bearings in order to achieve constant test standstill losses even under changing environmental conditions, as e.g. occur in a cold chamber.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den Stator des Antriebsaggregats pendelnd drehbar zu lagern. Zur beiderseitigen Lagerung des Statorgehäuses im Prüfstandrahmen kann das Statorgehäuse an jeder Stirnseite einen Hohlzapfen aurweisen, in denen über innere Wälzlager die Rotorwelle gelagert ist. Gegenüber dem Prüfstandrahmen ist jeder Hohlzapfen über ein weiteres radial äußeres Wälzlager gelagert. Das von dem Antriebsaggregat auf die Aufstandsrollen ausgeübte Moment kann als Reaktionsmoment des Statorgehäuses von einem Drehmoment- bzw. Kraftsensor erfaßt werden. Die Reibung der Rotorwellenlager wird somit von der Meßeinrichtung erfaßt und kann automatisch kompensiert werden. Die Rotorwellenlager befinden sich innerhalb der Meß- oder Regelkette. Somit können auch bei Wechsel der Betriebsarten (Dauerbetrieb, Kurzzeitbetrieb) oder unterschiedlichen Umweltbedingungen (z.B. Temperatur, Luftdruck) die Prüfstandseigenverluste erfaßt und kompensiert werden.A particularly advantageous embodiment of the invention provides to store the stator of the drive unit oscillating rotatable. For the mutual storage of the stator housing in the test rig frame the stator housing aurweisen on each end face a hollow pin, in which via inner roller bearings, the rotor shaft is mounted. Opposite the test stand frame each hollow pin is mounted on a further radially outer roller bearing. The torque exerted by the drive unit on the contact rollers can be detected as a reaction torque of the stator housing by a torque or force sensor. The friction of the rotor shaft bearing is thus detected by the measuring device and can be automatically compensated. The rotor shaft bearings are located within the measuring or control chain. Thus, even when changing the operating modes (continuous operation, short-time operation) or different environmental conditions (eg temperature, air pressure) the Prüfstseigenverluste be detected and compensated.

Zur Erfassung des Statorreaktionsmoments ist der Stator vorzugsweise über eine Drehmomentstütze und eine Krafmeßeinrichtung am Prüfstandrahmen abgestützt. Aus der erfaßten Kraft und den Abmessungen der Drehmomentstütze kann auf einfache Weise das vom pendelnd drehbar gelagerten Antriebsaggregat auf den Rollenstrang ausgeübte Drehmoment ermittelt werden. Als Kraftmeßeinrichtung kann eine Kraftmeßdose, die bevorzugt schwimmend am Rahmen des Prüfstands abgestützt ist, herangezogen werden. Durch die schwimmende Abstützung der Kraftmeßdose wird die Meßgenauigkeit erhöht, da Reibungen und Verkantungen vermieden werden. Das gemessene Drehmoment bzw. die ermittelte Kraft kann zur Steuerung des Antriebsaggregats und/oder zur Kalibrierung/Justierung der Steuereinheit und/oder zur Kompensation der Rotorwellenlagerreibung verwendet werden. Weiterhin können diverse Fahrzeugeigenschaften, wie z.B. Bremskraft oder Antriebsleistung, basierend auf dem erfaßten Drehmoment bzw. der Kraft ermittelt werden.To detect the Statorreaktionsmoments the stator is preferably supported via a torque arm and a Krafmeßeinrichtung on the test rig frame. From the detected force and the dimensions of the torque arm can be determined in a simple manner the torque exerted by the pendulum rotatably mounted drive unit on the roller strand. As a force measuring device, a load cell, which is preferably supported floating on the frame of the test stand, are used. Due to the floating support of the load cell measuring accuracy is increased because friction and tilting can be avoided. The measured torque or the determined force can be used to control the drive unit and / or to calibrate / adjust the control unit and / or to compensate for the rotor shaft bearing friction. Furthermore, various vehicle properties, such as braking force or drive power, based on the detected torque and the force can be determined.

Um Verschleißerscheinungen der Lagerteile bei der pendelnden Lagerung des Stators zu vermeiden, kann der Stator mit gegenläufig angetriebenen Lagern gelagert sein. Hierbei sind zwei Wälzlager unter Zwischenschaltung eines Mittelringes koaxial übereinander angeordnet,
wobei die Mittelring der an den beiden Stirnseiten des Antriebsaggregats angeordneten Lager gegensinnig rotieren, um das durch die Drehung der Mittelringe erzeugte Moment zu kompensieren. Der Antrieb für die drehenden Mittelringe kann wahlweise einzeln erfolgen oder eine einzelne Antriebsmaschine für alle Mittelringe aufweisen, die beispielsweise über einen Riementrieb die Mittelringe antreibt.
To avoid wear of the bearing parts in the oscillating mounting of the stator, the stator can be mounted with counter-driven bearings. Here, two roller bearings are arranged coaxially with the interposition of a middle ring,
wherein the center ring of the arranged on the two end faces of the drive unit bearing rotate in opposite directions to compensate for the moment generated by the rotation of the center rings. The drive for the rotating center rings can either be done individually or have a single drive machine for all center rings, which drives the center rings, for example via a belt drive.

Um die Lagerreibung des zweiten, nicht angetriebenen Rollenstrangs zu erfassen, ist es zweckmäßig, die Welle des zweiten Rollenstrangs pendelnd drehbar zu lagern. Bei dieser pendelnd drehbaren Lagerung können sich, ähnlich wie bei der pendelnden Lagerung des Statorgehäuses, die äußeren Lagerschalen der Rotorwellenlager in einem Gehäuse befinden, das über ein äußeres Lager im Prüfstandrahmen gelagert ist. Zur Vermeidung von Lagerschäden in dem äußeren, stehenden Lager kann dieses ebenfalls als eine doppelte Lagerung mit rotierendem Mittelring ausgeführt werden. Durch einen am Lagergehäuse angebrachten Drehmomentsensor kann das Drehmoment des zweiten Rollenstrangs erfaßt werden. Da sowohl die Lagerreibungen des ersten, angetriebenen Rollenstrangs als auch die des zweiten Rollenstrangs erfaßt werden können, sind keine undefinierten Lagerreibungen im Prüfstand vorhanden und es ist möglich, die Reibungsverluste des Gesamtprüfstands zu kompensieren. Dies kann durch ein entsprechendes Erfassen der Reibungsverlust für die jeweiligen Prüfstandbedingungen und ein Justieren/Kalibrieren der Steuereinheit oder durch eine Regelung der gewünschten Drehmomente durch die Steuereinheit erfolgen.In order to detect the bearing friction of the second, non-driven roller strand, it is expedient to pivotally support the shaft of the second roller strand. In this pendulum rotatable mounting can, similar to the oscillating mounting of the stator housing, the outer bearing shells of the rotor shaft bearings are in a housing which is mounted on an outer bearing in the test rig frame. To avoid bearing damage in the outer, stationary bearing this can also be performed as a double bearing with rotating center ring. By a mounted on the bearing housing torque sensor, the torque of the second roller strand can be detected. Since both the bearing friction of the first driven roller train and that of the second roller train can be detected, no undefined bearing friction is present in the test bench and it is possible to compensate for the friction losses of the total test bench. This can be done by a corresponding detection of the friction loss for the respective test conditions and an adjustment / calibration of the control unit or by controlling the desired torques by the control unit.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der pendelnd drehbar gelagerte Stator des zweiten Antriebsaggregats oder die pendelnd drehbar gelagerte Welle des zweiten Rollenstrangs über eine zweite Drehmomentstütze auf die Kraftmeßeinrichtung wirkt. Durch die mechanische Verbindung des zweiten Statorgehäuses oder des Lagergehäuses des zweiten Rollenstrangs mit der Kraftmeßeinrichtung kann eine mechanische Addition der Kräfte an der Kraftmeßdose erfolgen. Durch eine geeignete Gestaltung der Drehmomentstützen können die Lagerreibungsverluste des gesamten Prüfstands erfaßt und automatisch kompensiert werden.A further embodiment of the invention provides that the pendulum rotatably mounted stator of the second drive unit or the pendulum rotatably mounted shaft of the second roller train acts on the force measuring device via a second torque arm. Due to the mechanical connection of the second stator housing or of the bearing housing of the second roller train with the force measuring device, a mechanical addition of the forces to the load cell can take place. By a suitable design of the torque arms bearing friction losses of the entire test bench can be detected and automatically compensated.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Rollenprüfstands sind die Lagerungen der Rollenstränge zwischen den Aufstandsrollen angeordnet. Durch die Anordnung des Antriebsaggregats in einem Bereich zwischen den Aufstandsrollen ist es nicht notwendig, Lagerungen an den axial äußeren Enden der Rollenstränge vorzusehen. Somit kann die Anzahl der Lager und die damit verbundenen Lagerreibungsverluste reduziert werden. Auch ist es möglich, einen besonders kompakten Prüfstand mit geringen Abmessungen zu realisieren.In an advantageous embodiment of the chassis dynamometer, the bearings of the roller strands are arranged between the support rollers. Due to the arrangement of the drive unit in a region between the contact rollers, it is not necessary to provide bearings at the axially outer ends of the roller strands. Thus, the number of bearings and the associated bearing friction losses can be reduced. It is also possible to realize a particularly compact test bench with small dimensions.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Antriebsaggregats kann ein kompakter Rollenprüfstand mit verminderten Reibungsverlusten und geringerer Neigung zu Torsionsschwingungen erzielt werden. Weiterhin ist es möglich, eine störungsfreiere Erfassung der Rollendrehzahlen bzw. -geschwindigkeiten und somit eine genauere Berechnung der Rollenbeschleunigungen zur Simulation von Fahrwiderständen und/oder von rotierenden Massen zu erzielen. Der erfindungsgemäße Rollenprüfstand ermöglicht es außerdem, die variablen Lagerreibungsverluste zu erfassen und zu kompensieren.The inventive arrangement of the drive unit, a compact chassis dynamometer with reduced friction losses and less tendency to torsional vibrations can be achieved. Furthermore, it is possible to achieve a trouble-free detection of the roller speeds or speeds and thus a more accurate calculation of the roller accelerations for the simulation of driving resistances and / or of rotating masses. The roller dynamometer according to the invention also makes it possible to detect and compensate for the variable bearing friction losses.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung lassen sich den Zeichnungen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1
eine schematische Darstellung eines Doppelrollenprüfstands in Mittelmotorausführung;
Fig. 2
eine schematische Darstellung eines Doppelrollenprüfstands mit pendelnd drehbarer Lagerung des zweiten Rollenstrangs;
Fig. 3
eine schematische Darstellung eines Doppelrollenprüfstands mit zwei Antriebsaggregaten;
Fig. 4
eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Rollenstrang mit pendelnd drehbarer Lagerung des Statorgehäuses;
Fig. 5
eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Rollenstrang mit doppelter Lagerung des Statorgehäuses; und
Fig. 6
eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Doppel-rollenprüfstands.
Other features and advantages of the invention can be taken from the drawings and the following description of preferred embodiments. Show it:
Fig. 1
a schematic representation of a double roller dynamometer in mid-engine design;
Fig. 2
a schematic representation of a double roller dynamometer with pendulum rotatable mounting of the second roller strand;
Fig. 3
a schematic representation of a double roller dynamometer with two drive units;
Fig. 4
a schematic representation of a section through a roller train with pendulum rotatable mounting of the stator housing;
Fig. 5
a schematic representation of a section through a roller train with double storage of the stator housing; and
Fig. 6
a schematic representation of a conventional double roller dynamometer.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Doppelrollenprüfstands in Mittelmotorausführung mit einem Antriebsaggregat. Der Rollenprüfstand weist einen ersten Rollenstrang 1 mit Aufstandsrollen 3, 4 und einen zweiten Rollenstrang 2 mit Aufstandsrollen 5, 6 auf. Die Räder einer Achse des zu prüfenden Fahrzeugs stehen jeweils auf einem Rollenpaar 3, 5 oder 4, 6 auf. Nach dem Auffahren des Fahrzeugs auf den Prüfstand befinden sich die Fahrzeugräder im jeweiligen Rollenprisma der Rollenpaare und werden von den sich drehenden Rollen 3, 4, 5, 6 beschleunigt oder verzögert. Zur Fixierung des Fahrzeugs auf dem Prüfstand sind in der Regel in Fig. 1 nicht gezeigte Haltevorrichtungen vorgesehen. Zur Prüfung von Allradfahrzeugen ist es möglich, zwei Rollensätze mit jeweils zwei Rollensträngen vorzusehen.The Fig. 1 shows a schematic representation of a double roller dynamometer in mid-engine design with a drive unit. The chassis dynamometer has a first roller string 1 with contact rollers 3, 4 and a second roller string 2 with contact rollers 5, 6. The wheels of an axle of the vehicle to be tested are each on a pair of rollers 3, 5 or 4, 6. After driving the vehicle to the test stand, the vehicle wheels are in the respective roller prism of the roller pairs and are accelerated or decelerated by the rotating rollers 3, 4, 5, 6. To fix the vehicle on the test bench are usually in Fig. 1 Not shown holding devices provided. For testing all-wheel drive vehicles, it is possible to provide two roller sets each with two roller strands.

Die Simulation von Fahrwiderstandskräften an den Fahrzeugrädern erfolgt gemäß folgender Gleichung, F = f 0 + f 1 * v + f 2 * v 2 + f 3 * v n + m g dv / dt + m g * g * sinα

Figure imgb0004
wobei folgendes gilt:

F:
Zugkraftsollwert
f0:
konstanter Koeffizient (Rollwiderstandsanteil)
f1:
linearer Koeffizient (Walkwiderstandsanteil)
f2:
exponentieller Koeffizient (Luftwiderstandsanteil mit n = 2)
f3:
exponentieller Koeffizient (Exponent variabel)
n:
Exponent (1 < n < 3, eine Nachkommastelle)
mg:
Statische Fahrzeugmasse (Fahrzeuggewicht)
v:
Rollengeschwindigkeit
dv/dt:
Rollenbeschleunigung
g:
Erdbeschleunigung
sinα:
Steigungswinkel (+).
The simulation of driving resistance forces on the vehicle wheels takes place according to the following equation, F = f 0 + f 1 * v + f 2 * v 2 + f 3 * v n + m G dv / dt + m G * G * sin .alpha
Figure imgb0004
where:
F:
Traction setpoint
f 0 :
constant coefficient (rolling resistance component)
f 1 :
linear coefficient (full resistivity)
f 2 :
exponential coefficient (aerodynamic drag with n = 2)
f 3 :
exponential coefficient (exponent variable)
n:
Exponent (1 < n < 3, one decimal place)
m g :
Static vehicle mass (vehicle weight)
v:
roller speed
dv / dt:
role acceleration
G:
acceleration of gravity
sin .alpha:
Pitch angle ( + ).

Die Rollendurchmesser der Aufstandsrollen 3, 4, 5 ,6 betragen vorzugsweise 20 Zoll (508 mm), 500 mm oder 220 bis 550 mm in der Abgasmeßtechnik. Zur Messung der Abgasemissionen des Fahrzeugs wird dieses auf dem Prüfstand einem vorgegebenen Prüfzyklus mit definierten Fahrwiderstandskräften unterworfen, wobei die Abgasentwicklung des Fahrzeugs durch eine Abgasmeßeinrichtung erfaßt wird.The roll diameters of the tread rolls 3, 4, 5, 6 are preferably 20 inches (508 mm), 500 mm or 220 to 550 mm in the exhaust gas measuring technique. To measure the exhaust emissions of the vehicle this is subjected to a predetermined test cycle with defined driving resistance forces on the test bench, wherein the development of exhaust gas of the vehicle is detected by an exhaust gas measuring device.

Zum Antreiben oder Verzögern der Aufstandsrollen 3, 4, 5, 6 ist ein Antriebsaggregat 7 vorgesehen, das zwischen den beiden Aufstandsrollen 3, 4 des ersten Rollenstrangs 1 angeordnet ist. Durch die mittige Kraft- bzw. Drehmoment-Einleitung in den Rollenstrang 1 werden Drehschwingungen zwischen den Aufstandsrollen 3, 4 vermindert. Die Aufstandsrollen 3, 4 sind an den axialen Enden einer Rotorwelle 17 des Elektromotors 7 angebracht. Der Motor 7 zum Antreiben des ersten Rollenstrangs 1 ist bevorzugt ein elektrischer Drehstrommotor, da dieser eine einfache Regelung der Drehzahl und des Drehmoments ermöglicht. Zur Drehmomentmessung ist eine Drehmomentmeßeinrichtung 9 an dem pendelnd drehbar gelagerten Antriebsaggregat 7 angebracht. Durch die Messung des vom Motor 7 auf die Rotorwelle 17 wirkenden Drehmoments kann eine besonders genaue Simulation von Fahrwiderstandskräften erfolgen. Weiterhin können auch Beschleunigungs- oder Verzögerungskräfte, die von den Fahrzeugrädern auf die Aufstandsrollen eingeleitet werden, erfaßt werden und der Prüfstand kann auch zur Bremsenprüfung oder zur Leistungsmessung herangezogen werden. Selbstverständlich sind noch andere Einsatzmöglichkeiten für den erfindungsgemäßen Rollenprüfstand möglich.To drive or delay the contact rollers 3, 4, 5, 6, a drive unit 7 is provided, which is arranged between the two contact rollers 3, 4 of the first roller strand 1. Due to the central force or torque introduction into the roll strand 1 Torsional vibrations between the contact rollers 3, 4 reduced. The uprising rollers 3, 4 are attached to the axial ends of a rotor shaft 17 of the electric motor 7. The motor 7 for driving the first roller strand 1 is preferably an electric three-phase motor, since this allows easy control of the speed and the torque. For torque measurement, a torque measuring device 9 is attached to the pendulum rotatably mounted drive unit 7. By measuring the torque acting on the rotor shaft 17 from the motor 7, a particularly accurate simulation of driving resistance forces can take place. Furthermore, acceleration or deceleration forces, which are introduced by the vehicle wheels on the contact rolls, can be detected and the test stand can also be used for brake testing or power measurement. Of course, other uses for the dynamometer according to the invention are possible.

Eine Drehzahlmeßeinrichtung 8 ist an einer Aufstandsrolle 3 vorgesehen, um die Drehgeschwindigkeit und/oder die Winkellage des Rollenstrangs 1 zu ermitteln. Anhand dieses Drehzahlsignals kann eine Steuereinheit 16 die Drehgeschwindigkeit und/oder die Winkellage des Rollenstrangs 1 regeln.A speed measuring device 8 is provided on a contact roll 3 in order to determine the rotational speed and / or the angular position of the roller strand 1. Based on this speed signal, a control unit 16, the rotational speed and / or the angular position of the roller strand 1 regulate.

Durch Differenzieren der Geschwindigkeit kann auch die Rollenbeschleunigung für die elektrische Massensimulation ermittelt werden. Anhand des zweiten Newtonschen Gesetzes wird eine Kraft ermittelt, die vom Antriebsaggregat 7 über die Aufstandsrollen 3, 4, 5, 6 auf die Fahrzeugräder aufgebracht wird, um eine Differenzmasse zwischen der mechanischen Prüfstandträgheit und der Fahrzeugmasse zu simulieren. Da die rotierenden Massen der Aufstandsrollen bzw. deren Massenträgheitsmomente gegenüber den anderen rotierenden Massen des Prüfstands dominieren, können letztere bei der elektrischen Massensimulation weitgehend vernachlässigt werden. Durch die großen zu simulierenden Massen bei einem Doppelrollenprüfstand mit relativ kleinen Aufstandsrollen entstehen hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Drehzahl bzw. Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 8. Um eine genaue und zeitlich hochauflösende Geschwindigkeitsmessung zu erzielen, werden deshalb bevorzugt Sinus/Kosinus-Encoder herangezogen. Die Berechnung der Beschleunigung erfolgt mindestens zweihundertmal pro Sekunde durch Differenzieren der erfaßten Geschwindigkeit.By differentiating the speed, the roller acceleration for the electrical mass simulation can also be determined. On the basis of the second Newton's law, a force is determined, which is applied by the drive unit 7 via the contact rollers 3, 4, 5, 6 on the vehicle wheels to simulate a difference between the mechanical test inertia and the vehicle mass. Since the rotating masses of the insurrection rolls or their moments of inertia in relation to the other rotating masses of the test bench dominate, the latter can in the electrical mass simulation be largely neglected. Due to the large masses to be simulated in a Doppelrollenprüfstand with relatively small uprights high demands on the accuracy of the speed or Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 8. In order to achieve an accurate and temporally high-resolution speed measurement, therefore preferably sine / cosine encoders are used. The calculation of the acceleration takes place at least two hundred times per second by differentiating the detected speed.

Die Welle 26 des zweiten Wellenstrangs 2 ist mittels Wälzlager 11 drehbar gelagert, während die Lagerung des ersten Rollenstrangs 1 eine pendelnd drehbare Lagerung 10 des Motorstators vorsieht, um die Reibungsverluste der Motorlager durch die Meßeinrichtung 9 zu erfassen und automatisch zu kompensieren. Durch die Kompensation der Prüfstandseigenverluste sind genaue Simulationen von Fahrwiderstandskräften bei wechselnden Betriebsbedingungen möglich.The shaft 26 of the second shaft train 2 is rotatably supported by roller bearings 11, while the storage of the first roller train 1 provides a pendulum rotatable mounting 10 of the motor stator to detect the friction losses of the engine bearings by the measuring device 9 and compensate automatically. By compensating the test bench inherent losses, precise simulations of driving resistance forces under changing operating conditions are possible.

Mechanische Rollenstrangverbindungen 12, 12a verbinden den ersten Rollenstrang 1 mit dem zweiten Rollenstrang 2. Die Rollenstrangverbindungen 12, 12a können beispielsweise durch einen Riemen oder eine Kette erfolgen und treiben den zweiten Rollenstrang 2 synchron mit der Drehbewegung des ersten Rollenstrangs 1 an. Durch die symmetrische Verbindung zwischen den Rollensträngen werden Drehschwingungen zwischen den Rollensträngen 1, 2 vermindert.Mechanical roller assemblies 12, 12a connect the first roller string 1 to the second roller assembly 2. The roller assembly 12, 12a can be made, for example, by a belt or a chain and drive the second roller assembly 2 in synchronism with the rotational movement of the first roller assembly 1. The symmetrical connection between the roller strands torsional vibrations between the roller strands 1, 2 are reduced.

Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Rollenprüfstands mit pendelnd drehbarer Lagerung der Welle 26 des zweiten Rollenstrangs 2. Die Lagerung der Welle 26 des zweiten Rollenstrangs 2 kann ähnlich wie die pendelnde Lagerung des Statorgehäuses des Motors 7 erfolgen. Ein Gehäuse 13 nimmt die inneren Lager 18 der Rollenstrangwelle 26 auf und ist über die äußere Lagerung 10a schwimmend gelagert. Zur Vermeidung von Lagerschäden dieser äußeren Lagerung 10a kann diese durch eine doppelte Lagerung mit einem rotierenden Mittelring zwischen den beiden Wälzlagern ausgebildet sein. Zur Kompensation der durch die rotierenden Mittelringe der doppelten, koaxial angeordneten Wälzlager auftretenden Kräfte und Momente ist es vorteilhaft, wenn die Mittelringe gegenläufig angetrieben werden. Der Antrieb der rotierenden Mittelringe kann beispielsweise über Riemen erfolgen, die eine Drehbewegung eines Hilfsmotors übertragen. Auch die pendelnde Lagerung des Stators des Antriebsaggregats 7 kann mittels gegenläufig angetriebenem Lager erfolgen.The Fig. 2 shows a schematic representation of a chassis dynamometer with pendulum rotatable mounting of the shaft 26 of the second roller strand 2. The bearing of the shaft 26 of the second roller strand 2 can be done similar to the oscillating mounting of the stator of the motor 7. A housing 13 receives the inner bearings 18 of the roller string shaft 26 and is over the outer bearing 10 a stored floating. To avoid bearing damage this outer bearing 10 a, this may be formed by a double bearing with a rotating center ring between the two bearings. To compensate for the forces and moments occurring through the rotating center rings of the double coaxial rolling bearings, it is advantageous if the middle rings are driven in opposite directions. The drive of the rotating center rings can be done for example via belts that transmit a rotational movement of an auxiliary motor. The oscillating mounting of the stator of the drive unit 7 can be done by means of counter-driven bearing.

Zur Erfassung des Gesamtmoments der beiden Rollenstränge 1, 2 bzw. der gesamten Prüfstandsverluste ist eine Drehmomentstütze 14 vorgesehen, die auf die Meßeinrichtung 9 wirkt. Außer dieser mechanischen Addition der Kräfte bzw. Drehmomente ist es selbstverständlich auch möglich, eine zweite Meßeinrichtung zur Erfassung des Drehmoments bzw. der Lagerreibung des zweiten Rollenstrangs 2 vorzusehen und eine elektronische Berechnung der erfaßten Momente bzw. Kräfte durchzuführen.For detecting the total torque of the two roller strands 1, 2 or the entire test bench losses a torque arm 14 is provided, which acts on the measuring device 9. In addition to this mechanical addition of the forces or torques, it is of course also possible to provide a second measuring device for detecting the torque or the bearing friction of the second roller strand 2 and to carry out an electronic calculation of the detected moments or forces.

Durch das Vorsehen einer zweiten Rollenstrangverbindung 12, die symmetrisch zur Prüfstandsmittelachse vorgesehen ist, kann eine symmetrische Aufteilung des Kraftflusses und somit eine Verringerung der Torsionsschwingungen erzielt werden. Die Schwingungscharakteristik des Prüfstands kann weiterhin durch eine asymmetrische Massenaufteilung verbessert werden, um zusätzlich die Torsionsschwingungen zu reduzieren. Eine günstige asymmetrische Massenaulteilung sieht vor, beispielsweise 70 % der Schwungmassen der Aufstandsrollen im ersten Rollenstrang 1 und 30 % der Schwungmassen im zweiten Rollenstrang 2 anzuordnen. Durch die asymmetrische Massenaufteilung werden Torsionsschwingungen vermindert und der Einfluß von Vibrationen und Unwuchten bzw. Ungleichförmigkeiten auf die Drehzahlmessung verringert.By providing a second roller strand connection 12, which is provided symmetrically to the test bench central axis, a symmetrical distribution of the power flow and thus a reduction of the torsional vibrations can be achieved. The vibration characteristic of the test stand can be further improved by an asymmetric mass distribution, in order to additionally reduce the torsional vibrations. A favorable asymmetric mass disposition provides, for example, to arrange 70% of the masses of inertia of the insurgency rolls in the first roll strand 1 and 30% of the momentum masses in the second roll strand 2. The asymmetric mass distribution reduces torsional vibrations and reduces the influence of vibrations and imbalances or irregularities on the speed measurement.

In dem in Fig. 2 gezeigten Prüfstand ist weiterhin ein zweiter Drehzahlsensor 8a vorgesehen, der derart angeordnet ist, daß eventuell auftretende Störsignale gegenphasig auf den beiden Drehzahlsignalen auftreten. Durch eine Überlagerung der beiden Drehzahlsignale kann die Drehzahlmessung verbessert und stabilisiert werden. Insbesondere wird durch das Anbringen des zweiten Drehzahlsensors 8a am anderen axialen Ende des ersten Rollenstrangs 1 der Einfluß von eventuell verbleibenden Torsionsschwingungen zwischen den Drehmassen der Aufstandsrollen 3, 4 in dem ersten Rollenstrang 1 vermindert.In the in Fig. 2 shown test stand, a second speed sensor 8a is further provided, which is arranged such that any interference occurring in phase opposition to the two speed signals occur. By superimposing the two speed signals, the speed measurement can be improved and stabilized. In particular, by attaching the second rotational speed sensor 8a at the other axial end of the first roller strand 1, the influence of any remaining torsional vibrations between the rotating masses of the contact rollers 3, 4 in the first roller strand 1 is reduced.

Zum Ausgleich der Drehschwingungen des ersten Rollenstrangs 1 zum zweiten Rollenstrang 2 ist ein dritter Drehzahlsensor 8b an der Aufstandsrolle 5 des zweiten Rollenstrangs 2 vorgesehen. Der Sensor 8b erfaßt die Drehgeschwindigkeit des zweiten Rollenstrangs 2, die in der Steuereinheit 16 mit der vom ersten Drehzahlsensor 8 erfaßten Drehgeschwindigkeit des ersten Rollenstrangs 1 arithmetisch gemittelt wird. Zur elektrischen Simulation von Massen ist es auch möglich, zuerst die Beschleunigung der beiden Rollenstränge 1, 2 zu berechnen und diese anschließend arithmetisch zu mitteln.To compensate for the torsional vibrations of the first roller strand 1 to the second roller train 2, a third speed sensor 8b is provided on the contact roller 5 of the second roller strand 2. The sensor 8b detects the rotational speed of the second roller train 2, which is arithmetically averaged in the control unit 16 with the rotational speed of the first roller train 1 detected by the first rotational speed sensor 8. For the electrical simulation of masses, it is also possible to first calculate the acceleration of the two roller strands 1, 2 and then to average them arithmetically.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Doppelrollenprüfstands mit zwei Antriebsaggregaten 7, 15, die jeweils einen Rollenstrang 1, 2 antreiben. Jeder Rollenstrang 1, 2 weist eine eigene Meßeinrichtung 8, 8b zur Ermittlung der Drehgeschwindigkeit und/oder der Winkellage des Rollenstrangs auf. Basierend auf den Signalen der Meßeinrichtungen 8, 8b regelt die Steuereinheit 16 die Drehgeschwindigkeiten und/oder die Winkellagen der beiden Rollenstränge 1, 2 derart, daß beide Rollenstränge 1, 2 eine gleiche Drehgeschwindigkeit und/oder Winkellage aufweisen.The Fig. 3 shows a schematic representation of a double roller dynamometer with two drive units 7, 15, each driving a roller train 1, 2. Each roller strand 1, 2 has its own measuring device 8, 8b for determining the rotational speed and / or the angular position of the roller strand. Based on the signals of the measuring devices 8, 8b controls the control unit 16, the rotational speeds and / or angular positions of the two roller strands 1, 2 such that both roller strands 1, 2 have a same rotational speed and / or angular position.

Zum Ausgleich von etwaigen Schwingungen zwischen den Drehmassen (Aufstandsrollen) der beiden Rollenstränge 1, 2 können die erfaßten Geschwindigkeiten bzw. die berechneten Beschleunigungen der Rollenstränge arithmetisch gemittelt werden. Die mittlere Rollenbeschleunigung kann dann für eine genaue Massensimulation herangezogen werden.To compensate for any oscillations between the rotating masses (contact rollers) of the two roller strands 1, 2, the detected speeds or the calculated accelerations of the roller strands can be arithmetically averaged. The mean roller acceleration can then be used for an accurate mass simulation.

Die Statoren der beiden Antriebsaggregate 7, 15 sind jeweils mittels Lagerungen 10 pendelnd drehbar gelagert. Eine Drehmomentstütze 14 verbindet den Stator des zweiten Motors mit der Drehmomentmeßvorrichtung 9. Durch die mechanische Drehmomentaddition kann das gesamte Drehmoment der Antriebsaggregate 7, 15 ermittelt werden. Alternativ können auch getrennte Drehmomentmeßeinrichtungen für die beiden Rollenstränge 1, 2 vorgesehen sein. In diesem Fall ist es auch möglich, die Drehmomente bzw. Kräfte der einzelnen Rollenstränge 1, 2 getrennt zu regeln.The stators of the two drive units 7, 15 are each rotatably mounted by means of bearings 10 pendulum. A torque arm 14 connects the stator of the second motor with the torque measuring device 9. The mechanical torque addition, the total torque of the drive units 7, 15 are determined. Alternatively, separate torque measuring devices for the two roller strands 1, 2 may be provided. In this case, it is also possible to control the torques or forces of the individual roller strands 1, 2 separately.

Da in diesem Ausführungsbeispiel keine mechanische Rollenstrangverbindung erforderlich ist, und der Gleichlauf der Aufstandsrollen 3, 4, 5, 6 durch eine elektronische Gleichlaufregelung in der Steuereinheit 16 realisiert wird, sind beide Rollenstränge 1, 2 mechanisch entkoppelt, wodurch das System eine geringere Schwingungsneigung aufweist. Insbesondere treten geringere Torsionsschwingungen auf, da eine elastische Kopplung zwischen den Rollensträngen 1, 2 fehlt, die Antriebskräfte mittig in die Rollenstränge eingeleitet werden und der maximale Abstand zwischen der Krafteinleitung in die Rollenstrangwellen 17, 26 und der Belastung der Rollenstrangwellen 17, 26 verringert ist. Durch den Einsatz des zweiten Antriebsaggregats 15 kann zudem die gesamte Leistung des Prüfstands vergrößert werden.Since in this embodiment, no mechanical roller strand connection is required, and the synchronization of the support rollers 3, 4, 5, 6 realized by an electronic synchronization control in the control unit 16, both roller strands 1, 2 are mechanically decoupled, whereby the system has a lower tendency to vibration. In particular, lower torsional vibrations occur because an elastic coupling between the roller strands 1, 2 is missing, the driving forces are introduced centrally into the roller strands and the maximum distance between the introduction of force into the roller string shafts 17, 26 and the load of the roller string shafts 17, 26 is reduced. Through the use of the second drive unit 15, the entire performance of the test bench can also be increased.

Die Fig. 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Rollenstrang. Die Aufstandsrollen 3, 4 sind an den axialen Enden der durchgehenden, einstückigen Rotorwelle 17 des Antriebsaggregats 7 angebracht.The Fig. 4 schematically shows a section through a roll strand. The contact rollers 3, 4 are attached to the axial ends of the continuous, one-piece rotor shaft 17 of the drive unit 7.

Die pendelnde drehbare Lagerung des Statorgehäuses 19 erfolgt durch die äußeren Wälzlager 20, die das Statorgehäuse 19 in dem Prüfstandrahmen 23 lagern. Die Rotorwelle 17 ist im Statorgehäuse 19 durch die inneren Wälzlager 18 drehbar gelagert. Die Rotorwicklungen 21 des elektrischen Antriebsaggregats 7 sind fest mit einer Rollenstrangwelle 17 verbunden. Die Statorwicklungen 22 befinden sich auf der Innenseite des Statorgehäuses 19. Das Statorgehäuse 19 ist über eine Drehmomentstütze 24 und eine Kraftmeßdose 25 am Prüfstandrahmen 23 abgestützt. Das Reaktionsmoment des Statorgehäuses 19 wird über die Kraftmeßeinrichtung 25 erfaßt. Die Rotorwelle ist einstückig mit der Rollenstrangwelle 17 ausgebildet, was zu einer torsions- und durchbiegungsarmen Lagerung sowohl des Antriebsaggregats 7 als auch der Aufstandsrollen 3, 4 führt.The oscillating rotatable mounting of the stator housing 19 is effected by the outer roller bearings 20 which support the stator housing 19 in the test bed frame 23. The rotor shaft 17 is rotatably supported in the stator housing 19 by the inner roller bearings 18. The rotor windings 21 of the electric drive unit 7 are fixedly connected to a roller string shaft 17. The stator windings 22 are located on the inside of the stator housing 19. The stator housing 19 is supported on the test stand frame 23 via a torque arm 24 and a load cell 25. The reaction torque of the stator housing 19 is detected by the force measuring device 25. The rotor shaft is integrally formed with the roller string shaft 17, which leads to a torsion and low bending bearing both the drive unit 7 and the back up rollers 3, 4.

Die Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch einen Rollenstrang mit doppelter, angetriebener Lagerung. Bei diesem ist zur Vermeidung von Lagerschäden von stehenden Lagern ein weiteres Wälzlager 28 koaxial über dem Lager 20 angeordnet und ein Mittelring 27 wird zwischen diesen Lagern 20, 28 angetrieben. Auf diese Weise kann vermieden werden, daß sich die Wälzkörper in die Lagerschalen eingraben oder Schmierfilm in den Wälzlagern abreißt.The Fig. 5 shows a schematic representation of a section through a roller train with double, driven storage. In this, a further rolling bearing 28 is arranged coaxially over the bearing 20 to avoid bearing damage from stationary bearings and a center ring 27 is driven between these bearings 20, 28. In this way it can be avoided that the rolling elements dig into the bearing shells or tearing off the lubricant film in the rolling bearings.

Die Fig. 6 zeigt schematisch einen herkömmlichen Doppelrollenprüfstand mit einer Inline-Anordnung des Antriebsaggregats 7 außerhalb der Aufstandsrollen 3, 4, 5, 6. Bedingt durch die ungünstigen Schwingungseigenschaften des Feder-Masse-Systems neigt ein derartiger Prüfstand zu verstärkten Torsionsschwingungen, die wiederum zu unstabilen Drehzahlmessungen führen. Weiterhin ist eine Vielzahl von Lagerungen 11 vorhanden, die große und unstabile Prüfstandseigenverluste zur Folge haben. Bedingt durch die seitliche Anordnung des Antriebsaggregats 7 weist ein herkömmlicher Prüfstand eine wesentlich größere Breite als das zu prüfende Fahrzeug auf und kann deshalb nicht auf einem LKW oder einem Anhänger montiert werden.The Fig. 6 schematically shows a conventional double roller dynamometer with an in-line arrangement of the drive unit 7 outside the support rollers 3, 4, 5, 6. Due to the unfavorable vibration characteristics of the spring-mass system such a test bench tends to increased torsional vibrations, which in turn lead to unstable speed measurements. Furthermore, a variety of bearings 11, which result in large and unstable test standings losses. Due to the lateral arrangement of the drive unit 7, a conventional test bed has a much greater width than the vehicle to be tested and therefore can not be mounted on a truck or trailer.

Die beschriebenen Maßnahmen zur können zur Verringerung von Torsionsschwingungen oder zur Verbesserung der Drehzahlsignale auch zusammen mit anderen Rollenprüfständen verwendet werden.The described measures can also be used together with other chassis dynamometers to reduce torsional vibrations or to improve the speed signals.

Claims (21)

  1. A roller dynamometer for motor vehicles, including
    two rotatable roller strings (1, 2) with footing rollers (3, 4, 5, 6), wherein the wheels of an axle of the vehicle each rest on a roller pair consisting of a footing roller (3, 4) of the first roller string (1) and a footing roller (5, 6) of the second roller string (2),
    at least one drive assembly (7, 15) for driving or decelerating at least one roller string (1, 2), and
    a controller (16) for the drive assembly (7, 15), wherein the drive assembly (7, 15) is disposed in a region bordered by the axially inboard ends of the footing rollers (3, 4, 5, 6), wherein the drive assembly (7) is connected to and drives or decelerates at least one roller string (1, 2) via an in particular centrally disposed belt connection.
  2. The roller dynamometer according to claim 1, wherein the drive assembly (7) is disposed between the two footing rollers (3, 4) of the first roller string (1).
  3. The roller dynamometer according to claim 3, wherein the rotation axis of the footing rollers (3, 4) of the driven roller string (1) coincides with the rotation axis of a rotor shaft of the drive assembly (7).
  4. The roller dynamometer according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one roller string has a measuring device (8) for determining the rotational speed and/or the angular position of the roller string and the controller (16) regulates the rotational speed and/or the angular position.
  5. The roller dynamometer according to claim 5, wherein a plurality of measuring devices (8, 8a, 8b) are provided, the signals of which are added up or averaged.
  6. The roller dynamometer according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one force or torque measuring device (9) is provided, which determines the force or the torque, which is applied by the drive assembly (7).
  7. The roller dynamometer according to any one of claims 1 to 7, wherein at least one roller string connection (12, 12a), in particular a belt or a chain, is provided for driving the second roller string (2).
  8. The roller dynamometer according to claim 8, wherein the gyrating mass of the footing rollers (3, 4) of the driven roller string (1) is greater than the gyrating mass of the footing rollers (5, 6) of the second roller string (2).
  9. The roller dynamometer according to any one of claims 1 to 7, wherein two drive assemblies (7, 15) are provided, which each drive a roller string.
  10. The roller dynamometer according to claim 10, wherein each roller string (1, 2) has a measuring device (8, 8a, 8b) for determining the rotational speed and/or the angular position of the roller string (1,2).
  11. The roller dynamometer according to claim 11, wherein the controller (16) regulates the rotational speeds and/or the angular positions of the two roller strings (1, 2) such that both roller strings (1, 2) have an equal rotational speed and/or angular position.
  12. The roller dynamometer according to claim 10, wherein the controller (16) has a common actuator driving both drive assemblies (7,15).
  13. The roller dynamometer according to at least one of claims 1 to 13, wherein the shaft (26) of a roller string is rotatably supported by means of rolling bearings (11).
  14. The roller dynamometer according to at least one of claims 1 to 13, wherein a stator (19) of the drive assembly (7, 15) is oscillatingly rotatably supported.
  15. The roller dynamometer according to claim 15, wherein the stator (19) is supported by means of driven bearings (10), in particular oppositely driven bearings.
  16. The roller dynamometer according to claim 15 or 16, wherein the stator (19) is supported through a torque support (24) and a force measuring device (25).
  17. The roller dynamometer according to at least one of claims 1 to 17, wherein the shaft (26) of the second roller string (2) is oscillatingly rotatably supported, in particular with oppositely driven bearings.
  18. The roller dynamometer according to claim 17 or 18, wherein the oscillatingly rotatably supported stator (19) of the second drive assembly (15) or the oscillatingly rotatably supported shaft (26) of the second roller string acts on the force measuring device (9) through a second torque support (14).
  19. The roller dynamometer according to at least one of claims 1 to 19, wherein the bearings (10, 11) of the roller strings (1, 2) are disposed between the footing rollers (3, 4, 5, 6).
  20. The roller dynamometer according to at least one of claims 1 to 20, wherein a one-piece roller string shaft (17) is provided, which constitutes the rotation axis of the footing rollers (3, 4) and coincides with the rotor shaft.
  21. The roller dynamometer according to at least one of claims 1 to 21, wherein a mass simulation for adapting the rotating dynamometer mass to the mass of the motor vehicle to be tested is effected by accelerating the roller strings (1, 2).
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